給湯システム
【課題】 複数の熱源機を併用した給湯システムにおいて、従来よりもさらに運転効率の向上を図る。
【解決手段】 制御部６１は、給水源５から供給され十字継手４３で分岐されてヒートポンプ給湯機２までを通流する間の管路内を通流する低温水、または入出水口３１から供給され十字継手４３を介してヒートポンプ給湯機２までを通流する間の管路内を通流する温水の入水温度に関する情報、並びにヒートポンプ給湯機２の設置された領域の外気温度に関する情報が与えられる構成であって、前記入水温度と前記外気温度に基づいてヒートポンプ給湯機２の運転状態を評価するための状態指数を算定するとともに、予め定められた目標指数と前記状態指数とを比較して、当該比較結果に応じてヒートポンプ給湯機２の運転制御を行う。
【解決手段】 制御部６１は、給水源５から供給され十字継手４３で分岐されてヒートポンプ給湯機２までを通流する間の管路内を通流する低温水、または入出水口３１から供給され十字継手４３を介してヒートポンプ給湯機２までを通流する間の管路内を通流する温水の入水温度に関する情報、並びにヒートポンプ給湯機２の設置された領域の外気温度に関する情報が与えられる構成であって、前記入水温度と前記外気温度に基づいてヒートポンプ給湯機２の運転状態を評価するための状態指数を算定するとともに、予め定められた目標指数と前記状態指数とを比較して、当該比較結果に応じてヒートポンプ給湯機２の運転制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯タンクから給湯負荷に対して給湯可能に構成された給湯システムに関し、特に、複数の熱源機を備えた給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
給湯システムは、熱源機によって加熱された温水を貯湯タンクに貯湯し、この貯湯タンクから給湯負荷に温水を供給する構成となっている。従来、熱源機として、ガス等を熱源とする温水ボイラを利用するものや、ヒートポンプ回路の凝縮器からの凝縮熱と熱交換して水を加熱するヒートポンプ給湯機を利用するものが存在する。
【０００３】
ヒートポンプ給湯機は、夜間の安価な電力を使用することで、夜間の給湯使用量の少ない低給湯負荷状態となる時間帯に貯湯タンクに温水を貯めて、翌日の昼間の給湯負荷、例えば風呂やシャワー等の給湯に対して使用するのが一般的である。
【０００４】
しかしながら、ヒートポンプ給湯機の加熱能力は、夜間の低給湯負荷状態を想定して決定されているため、専ら貯湯目的に所定の温度に加熱するだけでよく、短時間での加熱能力は非常に低くなっており、高給湯負荷時に貯湯タンクの温水を消費した場合に温水の給湯能力が不足する場合が生じる。また、夜間に蓄熱する一方、温水を利用するのは翌日の昼間や夕方となるため使用時間が大幅にずれ、貯湯タンクからの放熱が多くなり、せっかく高効率で蓄熱した熱を放熱させてしまうという問題が生じる。
【０００５】
このようなヒートポンプ給湯機の加熱能力不足を補い、ヒートポンプ給湯機に必要な給湯能力を確保する方法として、本出願人により、ヒートポンプ給湯機と温水ボイラを併用する給湯システムが従来開示されている（下記特許文献１参照）。以下、特許文献１に開示された構成につき、図面を参照して説明する。
【０００６】
図７は、上記特許文献１に開示された給湯システムの概略構成図である。図７に示す給湯システム１００は、貯湯タンク１、ヒートポンプ給湯機２、温水ボイラ３、給湯負荷４、給水源５を備える。
【０００７】
給水源５からは、弁１１、三方継手４１を介して、入出水口３１から貯湯タンク１に低温水が供給可能に構成されている。更に、給水源５から、弁１１、三方継手４１、弁１２、循環ポンプ１３、弁１４を介してヒートポンプ給湯機２に低温水が供給可能に構成されている。ヒートポンプ給湯機２は、ヒートポンプ回路の冷媒として例えばＣＯ２を採用したＣＯ２ヒートポンプで構成され、供給された低温水（または温水）に対して凝縮器からの凝縮熱と熱交換して加熱処理を行い、加熱された温水が、逆止弁１５、三方継手４２、弁１６を介して、入水口３３から貯湯タンク１に供給される。入水口３３は、貯湯タンク１内において入出水口３１よりも上方に形成されている。
【０００８】
また、貯湯タンク１に貯えられた温水は、出水口３２から逆止弁１７、循環ポンプ２４、弁１８を介して温水ボイラ３に供給可能に構成されている。温水ボイラ３は、例えばガス焚真空式温水機で構成され、缶体内の下部にガスバーナの火炎で熱媒水を加熱する火炉を設けると共に、缶体内の上部の減圧空気中にＵ字状の伝熱管を設けており、缶体内の下部に封入された熱媒水をガスバーナの火炎で加熱し、その上部の減圧空気中の伝熱管を加熱することによって伝熱管中を流れる水を加熱する。温水ボイラ３は、このようにして供給される温水をボイラによって加熱した後、弁１９、三方継手４２、弁１６を介して入水口３３から貯湯タンク１に温水を供給する。すなわち、貯湯タンク１の出水口３２から取得された温水が、循環ポンプ２４を介して温水ボイラ３へ供給され、当該温水ボイラ３で加熱された後、入水口３３から貯湯タンク１に再供給される循環回路（以下、「第１循環回路Ｃ１」と記載）が構成されている。
【０００９】
更に、貯湯タンク１に貯えられた温水は、入出水口３１から三方継手４１、弁１２、循環ポンプ１３、弁１４を介してヒートポンプ給湯機２に供給され、再加熱可能に構成されている。ヒートポンプ給湯機２によって加熱された温水は、すでに前述したように、入水口３３から貯湯タンク１に供給され、貯湯される。すなわち、貯湯タンク１の入出水口３１から取得された温水が、循環ポンプ１３を介してヒートポンプ給湯機２へ供給され、当該ヒートポンプ給湯機２で加熱された後、入水口３３から貯湯タンク１に再供給される循環回路（以下、「第２循環回路Ｃ２」と記載）が構成されている。図８に、第１循環回路Ｃ１及び第２循環回路Ｃ２の経路図を示す。なお、図８では、弁や継手等の一部の構成要素の図示を省略している。
【００１０】
又、第２循環回路Ｃ２において、ポンプ１３が稼働して入出水口３１から取り出された温水は、全てヒートポンプ給湯機２側へ送出される構成である。
【００１１】
再び図７に戻り、貯湯タンク１内に貯湯された温水は、貯湯タンク１の出水口３４から弁２１を介して給湯負荷４に対して供給される。給湯負荷４は、例えばカランやシャワー、浴槽等で構成される。水は、温度が高くなるにつれ上方に移動する性質、いわゆる対流性を有しているため、貯湯タンク１の上部領域には温度の高い温水が貯湯される。従って、貯湯タンク１の上部領域に設置された出水口３４から給湯負荷４に対して高温の温水を供給することが可能となる。また、その温水の一部が、管路での放熱による温水温度の低下を防止すべく、循環ポンプ２３、弁２２を介して入水口３５から貯湯タンク１に循環される。
【００１２】
さらに、貯湯タンク１には、タンク上部に貯えられた温水の温度を検出する温度センサ５１、及びタンク下部に貯えられた温水の温度を検出する温度センサ５２が取り付けられている。上述したように、給水源５から供給される低温水が貯湯タンク１の下部に取り付けられた入出水口３１からタンク１内に流入し、ヒートポンプ給湯機２若しくは温水ボイラ３で加熱された温水が貯湯タンク１の上部に取り付けられた入水口３３からタンク１内に流入する構成である。このため、タンク下部に取り付けられた温度センサ５２よりも、タンク上部に取り付けられた温度センサ５１の方が高い温度を検出する。
【００１３】
そして、この温度センサ５１の検出結果に基づいて温水ボイラ３及び循環ポンプ２４の制御を行う一方、温度センサ５２の検出結果に基づいてヒートポンプ給湯機２及び循環ポンプ１３の制御を行う。より具体的には、例えば温度センサ５１から与えられる温度情報が６０℃以上であれば温水ボイラ３及び循環ポンプ２４を停止させる一方、５５℃以下であれば温水ボイラ３及び循環ポンプ２４を稼働させる。さらに、例えば温度センサ５２から与えられる温度情報が６０℃以上であればヒートポンプ給湯機２及び循環ポンプ１３を停止させる一方、５０℃以下であればヒートポンプ給湯機２及び循環ポンプ１３を稼働させる。
【００１４】
上述したように、温度センサ５２よりも温度センサ５１の方が高い温度が検出されるため、貯湯タンク１内に給水源５から低温水が供給され、タンク内の温度が低下し始めると、温度センサ５２の方が先に５０℃以下を検出し、これによって温水ボイラ３よりヒートポンプ給湯機２の方が先に稼働される。一方、加熱された温水が供給されることでタンク内の温度が上昇し始めると、温度センサ５１の方が先に６０℃以上を検出し、これによって温水ボイラ３がヒートポンプ給湯機２よりも先に停止される。このように、図７の構成とすることで、温水ボイラ３よりもヒートポンプ給湯機２を優先的に稼動させる制御が行われることとなる。上述のように、ヒートポンプ給湯機２は温水ボイラ３よりも単体で高効率を実現する構成であるため、高効率のヒートポンプ給湯機２の稼働率が向上されることで、システム全体としての高い効率が実現できるというものである。
【００１５】
【特許文献１】特開２００７−１７０７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述したように、図７のような構成とすることで、貯湯タンク１内の下部に設置された温度センサ５２において温度低下が検知されると、高効率のヒートポンプ給湯機２が優先的に稼働する。
【００１７】
しかしながら、一般的にヒートポンプ給湯機は、設置箇所における外気温度が低下すればするほどＣＯＰ（Coefficient Of Performance：成績係数）値が低下する性質を有する。さらに、ヒートポンプ給湯機は、入水温度が上昇すればするほど前記ＣＯＰ値が低下する性質を有する。このため、上記従来構成のように、単に貯湯タンク１内の温水の温度のみでヒートポンプ給湯機２の運転制御を行った場合、外気温度や入水温度によってはシステム全体として低いエネルギー効率で運転をしている場合も想定される。
【００１８】
本発明は、上記の問題点に鑑み、複数の熱源機を有する給湯システムにおいて、従来構成よりもさらに高効率あるいは高メリットが実現できる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】
【００１９】
上記目的を達成するための本発明に係る給湯システムは、温水を貯湯すると共に当該貯湯された温水を給湯負荷に供給する貯湯タンクと、前記貯湯タンクから供給される温水を加熱した後、再び前記貯湯タンクに供給する第１熱源機と、前記第１熱源機とは異なる原理で温水を加熱する構成であって、少なくとも供給される温水の入水温度及び設置箇所の外気温度に依存して運転効率が変化する第２熱源機と、前記第２熱源機の発停制御を行う制御部と、を備えてなり、前記第２熱源機は、供給された温水を加熱した後、前記貯湯タンクに供給する構成であり、前記制御部は、前記第２熱源機に供給される温水の入水温度に関する情報、並びに前記第２熱源機の設置された領域の外気温度に関する情報が与えられる構成であって、前記入水温度と前記外気温度に基づいて前記第２熱源機の運転状態を評価するための状態指数を算定するとともに、予め定められた目標指数と前記状態指数とを比較して、当該比較結果に応じて前記第２熱源機の運転制御を行うことを特徴とする。
【００２０】
第２熱源機は、入水温度及び設置箇所の外気温度に応じて運転効率が変化する構成であるため、例えばタンク内に備えられた温度センサが示す温度のみで運転制御を行った場合、外気温度や実際に第２熱源機に供給される入水温度によっては、システム全体として低いエネルギー効率あるいは低いメリット（コスト、ＣＯ２排出量等）で運転をしている場合も想定される。このような場合には、ヒートポンプ給湯機を先に停止させ、温水ボイラのみが稼働している運転状態に制御する方が、システム全体の効率、メリットが高くなる。
【００２１】
前記の通り、第２熱源機の運転効率を低下させる要因として外気温度と入水温度の２つの要素が存在するため、単に外気温度のみ、あるいは入水温度のみでその運転制御を行った場合には、第２熱源機を運転させる方が効率的或いは高メリットな場面で停止させてしまったり、逆に、第２熱源機を停止させる方が効率的或いは高メリットな場面で運転を持続してしまうという制御が行われる可能性がある。そして、このように運転効率に２つの要素が関連して影響をし合うため、単に外気温度や入水温度を所定の温度と比較することのみで第２熱源機の運転制御を行っても、効率的な運転が期待できない場合も想定される。
【００２２】
そこで、本発明のように、演算部において、外気温度と入水温度に基づいて運転状態を評価するための状態指数を算定し、予め定められた目標指数を比較して比較結果に応じて運転制御を行うという構成とすることで、高効率あるいは高メリットが実現できる運転環境下であるか否かにつき制御部によって判断することができる。そして、高効率あるいは高メリットが実現できると判断すれば第２熱源機を運転させ、一方、それが実現できないと判断した場合には第２熱源機を運転させない（停止させる）旨の制御を行うことができる。これによって、第２熱源機を運転させることで効率やメリットが低下するような場合においても当該熱源機が運転されるという状態を回避し、システム全体としての高効率、高メリット性を実現することができる。
【００２３】
なお、このとき、より詳細な構成の一例としては、上記構成に加えて、前記貯湯タンク下部に設けられた出水口から取得された温水が、前記第１熱源機を介して前記貯湯タンク上部に設けられた入水口から前記貯湯タンクに再供給される第１循環回路と、前記貯湯タンク下部に設けられた入出水口から取得された温水が、前記第２熱源機を介して直接、若しくは更に前記第１熱源機を介して、前記入水口から前記貯湯タンクに再供給される第２循環回路と、給水源から供給された低温水が、前記第２循環回路上の分岐点で分岐されて前記入出水口並びに前記第２熱源機に供給される給水回路と、を備える構成とすることができる。この場合、前記制御部は、前記給水回路内を通流する前記低温水、または前記第２循環回路内における前記分岐点から前記第２熱源機までの間の管路内を通流する温水の温度を前記入水温度に関する情報として与えられる構成とする。
【００２４】
また、上記目的を達成するための本発明に係る給湯システムとして、温水を貯湯すると共に当該貯湯された温水を給湯負荷に供給する貯湯タンクと、温水を貯湯すると共に当該貯湯された温水を前記貯湯タンクに供給するクッションタンクと、前記貯湯タンクから供給される温水を加熱した後、再び前記貯湯タンクに供給する第１熱源機と、前記第１熱源機とは異なる原理で温水を加熱する構成であって、少なくとも供給される温水の入水温度及び設置箇所の外気温度に依存して運転効率が変化する第２熱源機と、前記第２熱源機の発停制御を行う制御部と、を備えてなり、前記第２熱源機は、供給された温水を加熱した後、前記クッションタンクに供給する構成であり、前記制御部は、前記第２熱源機に供給される温水の入水温度に関する情報、並びに前記第２熱源機の設置された領域の外気温度に関する情報が与えられる構成であって、前記入水温度と前記外気温度に基づいて前記第２熱源機の運転状態を評価するための状態指数を算定するとともに、予め定められた目標指数と前記状態指数とを比較して、当該比較結果に応じて前記第２熱源機の運転制御を行う構成としても良い。この場合においても、上記の特徴を有する給湯システムと同様の効果を奏することができる。
【００２５】
また、上記特徴に加えて、前記第２熱源機が運転中である場合において、前記状態指数が前記目標指数を下回っている場合には、前記制御部が前記第２熱源機を停止する制御を行う構成としても良い。
【００２６】
また、上記特徴に加えて、前記制御部は、前記入水温度が第１温度以下であって、且つ、前記状態指数が前記目標指数を上回っている場合には、前記第２熱源機を運転する制御を行い、前記入水温度が前記第１温度より高い第２温度以上であるか、または、前記状態指数が前記目標指数を下回っているかの少なくともいずれか一方が該当した場合には、前記第２熱源機を停止する制御を行う構成としても良い。
【００２７】
また、本発明に係る給湯システムは、上記特徴に加えて、前記制御部が、前記入水温度と前記外気温度の組み合わせに応じて前記状態指数が決定される状態指数算定データベースを内部に格納しており、前記入水温度及び前記外気温度に関する情報が与えられると、与えられた両情報の組み合わせに最も近い組み合わせに応じた前記状態指数を前記状態指数算定データベースから算定する構成としても良い。
【００２８】
また、本発明に係る給湯システムは、上記特徴に加えて、前記制御部は、複数の異なる運転モードから選択された一の運転モードを設定可能に構成され、設定された前記運転モードに応じて決定される前記目標指数と前記状態指数とを比較する構成としても良い。
【００２９】
また、本発明に係る給湯システムは、上記特徴に加えて、前記第１熱源機が、燃焼式の温水機であり、前記第２熱源機が、ヒートポンプ回路の凝縮器からの凝縮熱と熱交換することで前記低温水を加熱して温水を生成するヒートポンプ式給湯機であるものとしても良い。
【００３０】
また、本発明に係る給湯システムは、上記特徴に加えて、前記状態指数及び前記目標指数がヒートポンプ式給湯機の成績係数を示すＣＯＰ値で表されているとしても良い。
【００３１】
また、本発明に係る給湯システムは、上記特徴に加えて、前記外気温度の測定が可能な外気温度センサを備え、前記制御部が、前記外気温度センサから前記外気温度に関する情報が与えられる構成としても良い。
【００３２】
また、本発明に係る給湯システムは、上記特徴に加えて、前記第２熱源機に温水を供給する管路内を通流する温水の温度、または、前記第２熱源機に供給する温水が貯えられたタンク内の温水の温度の測定が可能な入水温度センサを備え、前記制御部が、前記入水温度センサから前記入水温度に関する情報が与えられる構成としても良い。
【００３３】
このとき、特に前記貯湯タンク下部に設けられた出水口から取得された温水が、前記第１熱源機を介して前記貯湯タンク上部に設けられた入水口から前記貯湯タンクに再供給される第１循環回路と、前記貯湯タンク下部に設けられた入出水口から取得された温水が、前記第２熱源機を介して直接、若しくは更に前記第１熱源機を介して、前記入水口から前記貯湯タンクに再供給される第２循環回路と、給水源から供給された低温水が、前記第２循環回路上の分岐点で分岐されて前記入出水口並びに前記第２熱源機に供給される給水回路と、を備える構成である場合であれば、前記給水回路内を通流する前記低温水の温度、または前記第２循環回路内における前記分岐点から前記第２熱源機までの間の管路内を通流する温水の温度の測定が可能な入水温度センサを備え、前記制御部が、前記入水温度センサから前記入水温度に関する情報が与えられる構成としても良い。
【００３４】
そして、さらに、前記第２循環回路内において、前記入出水口と前記第２熱源機の間に位置する前記分岐点に介装された四方向に第１〜第４開口部を有する十字継手を有し、前記第２開口部に前記給水源を接続し、前記第３開口部に前記第２熱源機を接続し、前記第４開口部に前記入出水口を接続することで、前記給水源から供給される前記低温水が、前記十字継手で分岐されて前記貯湯タンク並びに前記第２熱源機に供給可能に構成されており、前記入水温度センサが、前記第１開口部から前記十字継手内部の流路に到達するように挿嵌されることで、前記十字継手内部の流路を通水する温水の温度測定が可能に構成されているものとしても良い。このように構成されるとき、十字継手のうちの一開口部から温度センサを挿嵌することで第２熱源機に供給される温水の温度を測定することができる。そして、市販の十字継手を用い、一開口部から温度センサを挿嵌することのみで実現することができる。このため、第２熱源機に供給される温水の温度を測定するために、管路上に温度センサを設置するための開口部を別途形成する必要がない。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の構成によれば、複数の熱源機を併用した給湯システムにおいて、従来よりもさらに運転効率あるいは運転メリットの向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下において、本発明に係る給湯システムの実施形態（以下、適宜「本実施形態」という）について図面を参照して説明する。なお、図７及び図８に示す従来構成と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を簡略化または省略する。
【００３７】
又、以下の各図面は、システム構成を概略的に示したものであり、圧力センサ等の一部の構成要素については図示していない。
【００３８】
図１は、本発明に係る給湯システム（以下、適宜「本システム」という）の概略構成図である。図１に示す本システム１０は、図７に示す従来の給湯システム１００と比べて、制御部６１及び外気温度センサ６２を備える。なお、制御部６１は、入力された情報に基づいて演算処理を行う演算機能を有し、当該演算処理によって得られた演算結果を外部に出力する構成であり、例えばＣＰＵと記憶手段を備える。
【００３９】
外気温度センサ６２は、本システム１０（特にヒートポンプ給湯機２）の設置箇所（または設置区域、設置地域）における外気の温度を測定し、当該測定結果を制御部６１に与えることができる構成である。
【００４０】
また、本システムでは、従来の給湯システム１００と異なり、三方継手４１の代わりに異なる四方向に開口部を有する十字継手４３を備え、この十字継手の一の開口部に温度センサ５２が挿嵌されている。言い換えれば、図８（ｂ）に示す第２循環回路Ｃ２内において、入出水口３１とヒートポンプ給湯機２の間に十字継手４３が介装される構成である。
【００４１】
このとき、貯湯タンク１の入出水口３１から取得された温水は、入出水口３１、十字継手４３を介してヒートポンプ給湯機２に供給され、ヒートポンプ給湯機２で加熱された温水が、入水口３３から貯湯タンク１へ再供給される。また、給水源５から供給された低温水は、十字継手４３によって、入出水口３１から貯湯タンク１に供給される経路と、ヒートポンプ給湯機２へ供給される経路とに分岐される。
【００４２】
図２は、十字継手４３の構造を拡大した模式図である。十字継手４３は、異なる四方向にそれぞれ第１開口部４３ａ、第２開口部４３ｂ、第３開口部４３ｃ、及び第４開口部４３ｄを備える。
【００４３】
第１開口部４３ａには、当該十字継手４３内部の流路に到達するように温度センサ５２が挿嵌されており、十字継手４３内部の流路を通水する温水の温度測定が可能に構成されている。また、第２開口部４３ｂには給水源５と連絡された管路が接続され、第３開口部４３ｃにはヒートポンプ給湯機２と連絡された管路が接続され、第４開口部４３ｄには入出水口３１が接続されている。
【００４４】
これにより、給水源５から供給された低温水は、第２開口部４３ｂから十字継手４３内部に流入した後、第３開口部４３ｃからヒートポンプ給湯機２へ供給される低温水と、第４開口部４３ｄから入出水口３１を介して貯湯タンク１内に供給される低温水とに分岐される。また、貯湯タンク１内に貯えられていた温水は、入出水口３１から第４開口部４３ｄを介して十字継手４３内部に流入した後、第３開口部４３ｃからヒートポンプ給湯機２へ供給される。そして、このように十字継手４３内部を通水する温水または低温水の温度が、第１開口部４３ａから挿嵌された温度センサ５２によって検出可能に構成されている。
【００４５】
このとき、ヒートポンプ給湯機２に対して、給水源５からの低温水あるいは貯湯タンク１の入出水口３１から取り出された温水のいずれが供給される場合であっても、この供給される温水は必ず分岐点である十字継手４３内を通流する構成である。つまり、十字継手４３内の挿嵌された温度センサ５２は、当該十字継手４３内を通流する温水または低温水の温度を検出することで、ヒートポンプ給湯機２に対する入水温度を検出することが可能な構成である。
【００４６】
ここで、一般的に、ヒートポンプ給湯機２は、入水温度と外気温度によって運転時の成績係数を示すＣＯＰ（Coefficient Of Performance）値が決定される。本システム１０の演算部６１は、内部の記憶手段に、入水温度と外気温度の組み合わせによって決定されるヒートポンプ給湯機２のＣＯＰ値を、各入水温度及び各外気温度別に登録したデータベースを格納している。なお、ここでいうＣＯＰ値は状態指数に対応し、データベースは状態指数算定データベースに対応する。
【００４７】
図３は、あるヒートポンプ給湯機２を本システム１０に採用した場合における、制御部６１内の記憶手段に格納された状態指数算定データベースの一例を示す表である。前記のとおり、入水温度と外気温度の組み合わせに基づいて、ヒートポンプ給湯機２におけるＣＯＰ値が定められている。そして、制御部６１は、外気温度センサ６２から与えられる外気温度に関する情報、及び温度センサ５２から与えられるヒートポンプ２への入水温度に関する情報に基づいて、これらの組み合わせに対応したＣＯＰ値（状態指数）を算定する。例えば、外気温度センサ６２から与えられた外気温度が６℃であり、温度センサ５２から与えられた入水温度が４８℃である場合、図３に示す状態指数算定データベースに基づいて、状態指数が１．９８と算定される（図３内において枠で囲んで表記している）。
【００４８】
なお、図３に示す状態指数算定データベースでは、外気温度及び入水温度はいずれも整数値で与えられる表として構成されている。この場合において、外気温度センサ６２から与えられた外気温度、及び温度センサ５２から与えられるヒートポンプ給湯機２への入水温度が整数値で表されない場合には、状態指数算定データベースに表示されている外気温度入水温度の組み合わせの中から、最も近い組み合わせに対応した状態指数を算定するものとすれば良い。
【００４９】
また、制御部６１が、外気温度と入水温度が与えられることで状態指数を算定することができる演算式を記憶手段に記録している場合には、当該演算式に対して、外気温度センサ６２から与えられた外気温度、及び温度センサ５２から与えられるヒートポンプ２への入水温度の情報を代入することで演算処理を行って状態指数を算定するものとすれば良い。この場合、制御部６１は前記状態指数算定データベースを内部に備えなくても良い。
【００５０】
前述したように、ヒートポンプ給湯機は、原則としては、ガス焚あるいは油焚きの温水機（温水ボイラ）よりもエネルギー効率が高いため、ヒートポンプ給湯機を優先的に稼働させることでシステム全体の効率が向上する。しかし、一方で、一般的にヒートポンプ給湯機は、設置箇所における外気温度が低下すればするほど、また、入水温度が上昇すればするほどＣＯＰ値が低下する性質を有する。
【００５１】
すなわち、上記従来構成のように、単に貯湯タンク１内の温水の温度のみでヒートポンプ給湯機２の運転制御を行った場合、外気温度や入水温度によっては、システム全体として低いエネルギー効率で運転をしている場合も想定される。このような場合には、ヒートポンプ給湯機を先に停止させ、温水ボイラのみが稼働している運転状態に制御する方が、システム全体の効率が高くなる。
【００５２】
しかしながら、前記の通り、ヒートポンプ給湯機の運転効率を低下させる要因として外気温度と入水温度の２つの要素が存在するため、単に外気温度のみ、あるいは入水温度のみでヒートポンプ給湯機の運転制御を行った場合には、ヒートポンプ給湯機を運転させる方が効率的な場面で停止させてしまったり、逆に、ヒートポンプ給湯機を停止させる方が効率的な場面で運転を持続してしまうという制御が行われる可能性がある。そして、このように運転効率に２つの要素が関連して影響をし合うため、単に外気温度や入水温度を所定の温度と比較することのみでヒートポンプ給湯機の運転制御を行っても、効率的な運転が期待できない場合も想定される。
【００５３】
そこで、本システム１０では、予め、外気温度と入水温度の組み合わせ毎に、当該環境下においてヒートポンプ給湯機を運転した場合の運転状態を評価するための状態指数をＣＯＰ値によって算定し、制御部６１内の記憶手段に状態指数算定データベースとして記録している。さらには、運転中のヒートポンプを停止させた方がシステム全体の効率が向上する分岐点として「目標指数」を定めている。このように構成することで、制御部６１は、与えられた外気温度と入水温度の情報を用い、状態指数算定データベースから読み出された状態指数と目標指数を比較し、ヒートポンプ給湯機２を停止するか否かを判断する。
【００５４】
ここで、本システム１０は、予め複数の異なる運転モードの中から、一の運転モードを指定することができる構成となっており、制御部６１において、どの運転モードに設定されているかを認識することができる。そして、前記目標指数は、設定された運転モードごとに記憶手段に記録されている。
【００５５】
例えば、運転モードとしては、ランニングコストメリット優先モード、ＣＯ２排出量削減優先モード、一次エネルギー換算優先モード等の中から適宜選択して決定することができる。そして、各運転モードごとに、入水温度と外気温度の各組み合わせに応じた目標となるＣＯＰ値（目標指数）が予め決定されている。
【００５６】
具体的な目標指数の定め方の一例を以下に示す。
【００５７】
ランニングコストメリット優先モードの場合、同一の負荷を供給すべく、ヒートポンプ給湯機２を運転した場合と温水ボイラ３を運転した場合において、ヒートポンプ給湯機２の運転ランニングコストが、温水ボイラ３の運転ランニングコストよりも所定の金額以上（例えば１０円以上）、下回る最低条件をもって目標指数とする。
【００５８】
ここで、給湯負荷をＺ〔ｋＷ〕，温水ボイラ３のＣＯＰ値をＰｂ，熱源（ここではガスとする）の単価をＣｇ〔円／Ｎｍ３〕，ガスの熱効率（定数）をηｇ〔ｋｃａｌ／Ｎｍ３〕，単位換算用の定数をｋ（＝８６０〔ｃａｌ／Ｗ〕）とすると、温水ボイラ３によって当該給湯負荷に対して熱供給を行うのに必要なコストＣｂｚは、下記（数１）によって表される。
【００５９】
（数１）
Ｃｂｚ＝（Ｚ・ｋ／（Ｐｂ・ηｇ））・Ｃｇ
【００６０】
一方、前記給湯負荷に対し、ヒートポンプ給湯機２によって熱供給を行うのに必要なコストＣｈｚは、ヒートポンプ給湯機２の運転時のＣＯＰ値をＰｈ，電力単価をＣｅ〔円／ｋＷ〕とすると、下記（数２）によって表される。
【００６１】
（数２）
Ｃｈｚ＝（Ｚ／Ｐｈ）・Ｃｅ
【００６２】
ここで、前記Ｐｂは、システム１０に用いられる温水ボイラ３の能力によって決定される。また、ηｇ，ｋ，Ｃｇ，Ｃｅはそれぞれ定数であるため、ヒートポンプ給湯機２によって熱供給することで生じるコストＣｈｚが、温水ボイラ３によって熱供給することで生じるコストＣｂｚよりも、所定の金額以上、下回るような必要条件を満足するＣＯＰ値（Ｐｈ）が算出される。ここで、Ｚ＝１１６，Ｐｂ＝０．９，ηｇ＝９７００，ｋ＝８６０，Ｃｇ＝９５をそれぞれ代入すると、温水ボイラ３によるコストＣｂｚ＝１０８６円と算出され、このコストを例えば１０円以上、下回るための最低条件として、例えばヒートポンプ給湯機２のＣＯＰ値（Ｐｈ）を１．２としたときに、ヒートポンプ給湯機２によるコストは上記（数２）によってＣｈｚ＝１０６３円と算定される。すなわち、Ｐｈ＝１．２以上の条件下でヒートポンプ給湯機２が運転されるような環境であれば、温水ボイラ３単独で給湯負荷に対して熱供給をする場合に比較して、ヒートポンプ給湯機２を運転させた方がランニングコストが安価になることが分かる。図３におけるＡ−Ａ’線は、ＣＯＰ＝１．２を示す境界を折れ線で結んだものであり、かかる折れ線より左下に位置する領域の環境下でヒートポンプ給湯機２を運転すれば、ＣＯＰが１．２以上を示し、ヒートポンプ給湯機２を運転することによるランニングコストメリットが得られるというものである。
【００６３】
同様に、ＣＯ２排出量メリット優先モードの場合、同一の負荷を供給すべく、ヒートポンプ給湯機２を運転した場合と温水ボイラ３を運転した場合において、ヒートポンプ給湯機２の運転時ＣＯ２排出量が、温水ボイラ３の運転時ＣＯ２排出量よりも所定量以上（例えば０．５ｋｇ以上）、下回る最低条件をもって目標指数とする。
【００６４】
ここで、ガスの排出量原単位をＥｇ〔ｋｇ／Ｎｍ３〕とすると、温水ボイラ３によって当該給湯負荷に対して熱供給を行うに際し生じるＣＯ２排出量Ｅｂｚは、下記（数３）によって表される。
【００６５】
（数３）
Ｅｂｚ＝（Ｚ・ｋ／（Ｐｂ・ηｇ））・Ｅｇ
【００６６】
一方、前記給湯負荷に対し、ヒートポンプ給湯機２によって熱供給を行うに際し生じるＣＯ２排出量Ｅｈｚは、電力の排出量原単位をＥｅ〔ｋｇ／Ｎｍ３〕とすると、下記（数４）によって表される。
【００６７】
（数４）
Ｅｈｚ＝（Ｚ／Ｐｈ）・Ｅｅ
【００６８】
ここで、Ｚ＝１１６，Ｐｂ＝０．９，ηｇ＝９７００，ｋ＝８６０，Ｅｇ＝２．１０８をそれぞれ代入すると、温水ボイラ３によるＣＯ２排出量はＥｂｚ＝２４．１ｋｇと算出される。そして、この排出量を例えば０．５ｋｇ以上、下回るための最低条件として、例えばヒートポンプ給湯機２のＣＯＰ値（Ｐｈ）を１．８としたときに、ヒートポンプ給湯機２によるＣＯ２排出量は、上記（数４）によってコストＥｈｚ＝２３．１ｋｇと算定される。すなわち、Ｐｈ＝１．８以上の条件下でヒートポンプ給湯機２が運転されるような環境であれば、温水ボイラ３単独で給湯負荷に対して熱供給をする場合に比較して、ヒートポンプ給湯機２を運転させた方がＣＯ２排出量が削減できることが分かる。図３におけるＢ−Ｂ’線は、ＣＯＰ＝１．８を示す境界を折れ線で結んだものであり、かかる折れ線より左下に位置する領域の環境下でヒートポンプ給湯機２を運転すれば、ＣＯＰが１．８以上を示し、ヒートポンプ給湯機２を運転することによるＣＯ２排出量メリットが得られるというものである。
【００６９】
同様に、一次エネルギー換算メリット優先モードの場合、同一の負荷を供給すべく、ヒートポンプ給湯機２を運転した場合と温水ボイラ３を運転した場合において、温水ボイラ３のＣＯＰ値よりも、一次エネルギー換算におけるヒートポンプ給湯機２のＣＯＰ値が所定値以上（例えば０．００１以上）、上回る最低条件をもって目標指数とする。
【００７０】
ヒートポンプ給湯機２のＣＯＰ値を一次エネルギー換算後のＣＯＰ値Ｐｈ１は、発電効率ηｅ（定数）を用いて、以下の（数５）で表される。
【００７１】
（数５）
Ｐｈ１＝Ｐｈ・ηｅ
【００７２】
よって、温水ボイラ３のＣＯＰをＰｂ＝０．９とし、ηｅ＝０．３６９とした場合、例えばヒートポンプ給湯機２のＣＯＰ値（Ｐｈ）を２．４５としたときに、一次エネルギー換算後のヒートポンプ給湯機２のＣＯＰ値（Ｐｈ１）は０．９０４となって、温水ボイラ３のＣＯＰ値を０．００１以上上回る。すなわち、Ｐｈ＝２．４５以上の条件下でヒートポンプ給湯機２が運転されるような環境であれば、温水ボイラ３単独で給湯負荷に対して熱供給をする場合に比較して、ヒートポンプ給湯機２を運転させた方が一次エネルギー換算後であってもＣＯＰ値が高い値を示すことが分かる。図３におけるＣ−Ｃ’線は、ＣＯＰ＝２．４５を示す境界を折れ線で結んだものであり、かかる折れ線より左下に位置する領域の環境下でヒートポンプ給湯機２を運転すれば、ＣＯＰが２．４５以上を示し、ヒートポンプ給湯機２を運転することによる一次エネルギー換算のメリット、すなわち省資源運転が得られるというものである。
【００７３】
例えば、上記のような方法を用いることで、ランニングコストメリット優先モード、ＣＯ２排出量削減優先モード、一次エネルギー換算優先モードの各運転モードにおいて、それぞれ目標指数が１．２０、１．８０、２．４５と定められて、制御部６１内の記憶手段に記録されている。
【００７４】
本システムでは、図７に示す従来構成と同様、温水ボイラ３及び循環ポンプ２４については温度センサ５１の検出結果に基づいて運転制御が行われる。具体的には、例えば温度センサ５１から与えられる温度情報が６０℃以上であれば温水ボイラ３及び循環ポンプ２４は停止制御が行われ、５５℃以下であれば温水ボイラ３及び循環ポンプ２４は運転制御が行われる。
【００７５】
一方、ヒートポンプ給湯機２は、制御部６１によって運転制御が行われる。具体的には、ヒートポンプ給湯機２及び循環ポンプ１３は、入水温度、並びに状態指数と目標指数の比較結果を踏まえて運転制御が行われる。
【００７６】
すなわち、ヒートポンプ給湯機２が運転中である場合において、制御部６１は、運転モード毎に定められた目標指数を状態指数が下回った段階で、ヒートポンプ給湯機２を停止する制御を行う。このとき、制御部６１は、温度センサ５２及び外気温度センサ６２が示す温度情報を逐次取得可能な構成であるものとして良い。
【００７７】
前述のように、目標指数は、各運転モード毎に定められた目標となるＣＯＰ値であり、この目標を下回るＣＯＰ値を示すような運転状態である場合には、目標よりもシステム１０全体の運転効率が低下していること、並びに、かかる場合にはヒートポンプ給湯機２を停止して温水ボイラ３の単独運転状態に切り換えた方がシステム１０全体のメリット（コストメリット、ＣＯ２排出量メリット、エネルギー換算メリット）が向上することを示している。すなわち、制御部６１が、運転モード毎に定められた目標指数を状態指数が下回った段階で、ヒートポンプ給湯機２を停止する制御を行うことで、システム１０全体で見たときの効率が向上する。
【００７８】
一方で、従来と同様、制御部６１は、入水温度が６０℃以上を示す場合においてもヒートポンプ給湯機２を停止する制御を行う。また、入水温度が５０℃以下を示す場合では、前記目標指数が状態指数を上回っていることを条件にヒートポンプ給湯機２を運転する制御を行う。
【００７９】
上記制御が行われることにより、ヒートポンプ給湯機２は、実際には、入水温度が６０℃未満である場合にのみ、目標指数を用いた運転制御が行われる構成となる。このとき、原則としては、高効率なヒートポンプ給湯機２を優先的に運転しながらも、ヒートポンプ給湯機２を運転した方がシステム全体のメリットが低下してしまうような条件下に陥った場合には、例外的に温水ボイラ３よりもヒートポンプ給湯機２を先に停止する制御を行う。これにより、従来構成のメリットを活用しながらも、さらに従来よりも高いエネルギー効率を実現することができる。
【００８０】
この場合、給湯負荷４が大きく給水源５から低温水が供給される場合には、温度センサ５２によって当該低温水の温度が検出される構成となるため、検出された温度が低い温度であることを直ちに認識してヒートポンプ給湯機２を稼働させることができる。即ち、給湯負荷４が高負荷となった場合に、高効率のヒートポンプ給湯機２を直ちに稼働させる制御を行うことができ、システム全体として、更に高い効率が実現できる。
【００８１】
ところで、図７に示す従来構成は、予め温水ボイラ３とヒートポンプ給湯機２を併用して熱源を供給する給湯システムを想定したものである。しかし、温水ボイラ３による加熱のみを想定して製造された従来の貯湯タンク１では、温水ボイラ３の制御のための温度センサ５１は既に取り付けられているものの、ヒートポンプ給湯機２の制御のための温度センサ５２は取り付けられていない。
【００８２】
従って、このような温水ボイラ３による加熱のみを想定して製造された貯湯タンク１を図７に示す給湯システム１００に適用するためには、新たに温度センサ５２を取り付ける必要があるが、貯湯タンク１にはこのような温度センサ５２を新たに取り付けるための管台が存在しておらず、このような温度センサ５２を新たに取り付けるのが困難である。
【００８３】
しかしながら、本システム１０によれば、予め温水ボイラ３による加熱のみが想定された温水ボイラ３を備えたシステムに対しても、市販の十字継手（クロス継手とも称される）を用い、一の開口部に温度センサ５２を挿嵌することで実現可能である。このため、熱源機として温水ボイラ３のみを想定していた従来の貯湯タンク１に対して、ヒートポンプ給湯機２を新たな熱源機として追加する場合においても、貯湯タンク１に温度センサ５２を取り付けるための孔を空ける施工を行う必要がなく、給湯システムの信頼性に影響を与えず容易に本システムを実現することができる。
【００８４】
なお、上述の実施形態において、継手内を通水する温水の温度を測定するために挿嵌する温度センサは、鉛直下向きに挿嵌する必要はなく、挿嵌方向に依存するものではない。また、各継手間の接続位置や継手の取り付け位置は、図面上に図示された位置に限定されるものではなく、本発明の範囲内で任意に変更可能である。例えば、図２では貯湯タンク１の入出水口３１を接続する開口部４３ｄと向かい合う位置の開口部４３ｂには給水源５を接続し、開口部４３ｄの時計回りの位置で隣接する開口部４３ａには温度センサ５２を挿嵌し、開口部４３ｄの反時計回りの位置で隣接する開口部４３ｃにはヒートポンプ給湯機２を接続するものとしたが、これら給水源５、温度センサ５２、及びヒートポンプ給湯機２を、開口部４３ａ〜４３ｃの何れに接続（挿嵌）させる構成としても構わない。又、図２では開口部４３ａと開口部４３ｃとが鉛直方向に向かい合う構成であったが、例えば水平方向に向かい合う構成としても構わない。
【００８５】
さらに、上述の実施形態では、システム１０内に、ヒートポンプ給湯機２の設置箇所（または設置区域、設置地域）における外気の温度を測定する外気温度センサ６２を備える構成としたが、外気温度に関する情報が制御部６１に与えられる構成であれば、必ずしも外気温度そのものを測定する機能を有する装置（温度センサ）を備える必要はない。具体的には、制御部６１に対し、気象データが随時更新されるデータベース、サーバ、あるいはストレージから電気通信回線を通じて外気温度に関する情報が取得可能に構成されていても良い。
【００８６】
また、上述の実施形態では、ヒートポンプ給湯機２で加熱された温水は、直接貯湯タンク１に供給されるシステム構成としたが、温水ボイラ３を介して貯湯タンク１に供給されるシステム構成としても構わない。図４は、本発明システムの別実施形態を示す概略構成図である。
【００８７】
図４に示す本発明システム１０ａは、図１に示す本発明システム１０と比較して、循環ポンプ２５及び三方継手４４を新たに備え、又、逆止弁１５及び三方継手４２を備えない。即ち、ヒートポンプ給湯機２で加熱された温水が、循環ポンプ２５を介して逆止弁１７と温水ボイラ３の間に介装された三方継手４４内に供給され、この三方継手４４を介して温水ボイラ３へ供給される構成である。循環ポンプ２５は、制御部６１によって、ヒートポンプ給湯機２と同様の条件で運転制御が行われる。なお、圧力的に循環ポンプ１３だけで温水ボイラ３側へ供給可能であれば、循環ポンプ２５は不要である。
【００８８】
かかる構成とすることで、ヒートポンプ給湯機２と温水ボイラ３の双方が運転している場合、ヒートポンプ給湯機２によって加熱された温水が、温水ボイラ３に供給された後、再度温水ボイラ３によって加熱されて貯湯タンク１に供給される。この場合、温水ボイラ３には予めヒートポンプ給湯機２によって加熱された温水が供給されるため、温水ボイラ３に供給される温水の温度が本発明システム１０と比較して上昇し、これによって温水ボイラ３の熱交換量を減らすことができるため、上記実施形態よりもさらにシステム全体の効率が向上する。
【００８９】
なお、上記実施形態では、第２循環回路Ｃ２内において、入出水口３１とヒートポンプ給湯機２の間の分岐点に十字継手４３を介装し、この十字継手４３の一開口部に温度センサ５２を挿嵌する構成とした。しかし、このような形態に限られるものではない。例えば、三方継手４１をそのまま介装した状態で、当該三方継手４１とヒートポンプ給湯機２の間における管路上に、当該管路内を通流する温水の温度を測定可能な温度センサ５２を備える構成としても良い。このように構成しても、温度センサ５２によってヒートポンプ給湯機２の入水温度を測定することができるため、当該温度センサ５２によって測定された入水温度に関する情報を制御部６１に与える構成とすることで、前記実施形態と同様の構成を実現できる。
【００９０】
また、上記実施形態では、運転状態を評価するための指数としてＣＯＰ値を用いたが、運転状態を一元的に評価できる値であれば、ＣＯＰ値に限られるものではない。また、上記各運転モードについても一例であって、その他の異なる運転モードを想定し、これらの運転モード毎に目標指数が登録されている構成であっても構わない。
【００９１】
さらに、上述の実施形態では、熱源機としてヒートポンプ給湯機２と温水ボイラ３を用いるものとして説明したが、複数の熱源機を備えると共に、一の熱源機が、外気温度と入水温度の２つの条件によって運転効率が左右される特性を有する構成であれば、熱源機の種類に限定されるものではない。また、ヒートポンプ給湯機２並びに温水ボイラ３を備える場合であっても、上述のようにＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯機や真空式ボイラに限定されるものではない。更に、ヒートポンプ給湯機２及び温水ボイラ３の発停条件として記載した設定温度値はあくまで一例であり、設定値はこの値に限られるものではない。
【００９２】
例えば、図５に示すようなシステム１０ａや図６に示すようなシステム１０ｂにおいても、上述した実施形態と同様、外気温度と入水温度に基づいて制御部６１がヒートポンプ給湯機２並びに循環ポンプ１３を制御する構成とすることで、同様の効果を得ることができる。
【００９３】
図５に示すシステム１０ｂの場合、給水源５からの給水は貯湯タンク１にのみ供給される。一方、貯湯タンク１の出水口３２から、分岐点４３を介して、ヒートポンプ給湯機２と温水ボイラ３に低温水が供給される。ヒートポンプ給湯機２は供給される低温水を加熱し、入水口３３から貯湯タンク１に温水を供給する。このような構成の場合、貯湯タンク１内に設けられた温度センサ５２が示す温度と、外気温度センサ６２が示す外気温度に基づいて制御部６１が、ヒートポンプ給湯機２及び循環ポンプ１３を制御する。このとき、上記実施形態と同様、優先モードに応じてヒートポンプ給湯機２の運転の制御を行う。制御方法は上記実施形態と同様であるため、説明を割愛する。
【００９４】
また、図６に示すシステム１０ｃの場合、貯湯タンク１の他にクッションタンク７を備える構成である。そして、給水源５からの給水は、分岐点７２を介してクッションタンク７と貯湯タンク１に供給される。クッションタンク７に貯えられた温水は、出水口８２からヒートポンプ給湯機２に供給され、加熱された後入水口８３よりクッションタンク７内に再度供給される。そして、このクッションタンク７に貯えられた温水は、出水口８４から分岐点７１を介して貯湯タンク１に供給される。このような構成の場合、クッションタンク７内に設けられた温度センサ５２が示す温度と、外気温度センサ６２が示す外気温度に基づいて制御部６１が、ヒートポンプ給湯機２及び循環ポンプ１３を制御する。このとき、上記実施形態と同様、優先モードに応じてヒートポンプ給湯機２の運転の制御を行う。制御方法は上記実施形態と同様であるため、説明を割愛する。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明に係る給湯システムは、例えばヒートポンプ式の給湯システムに利用でき、ヒートポンプ式の給湯システムの高いエネルギー効率を維持して、瞬間的な高給湯負荷への給湯に自動的に対応可能で、システム内の給湯圧力を高めることのできる給湯システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明に係る給湯システムの概略構成図
【図２】十字継手の構造を拡大した模式図
【図３】状態指数算定データベースの一例を示す表
【図４】本発明に係る給湯システムの別の概略構成図
【図５】本発明に係る給湯システムのさらに別の概略構成図
【図６】本発明に係る給湯システムのさらに別の概略構成図
【図７】従来の給湯システムの概略構成図
【図８】第１循環回路及び第２循環回路の経路図
【符号の説明】
【００９７】
１： 貯湯タンク
２： ヒートポンプ給湯機
３： 温水ボイラ
４： 給湯負荷
５： 給水源
７： クッションタンク
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ： 本発明に係る給湯システム
１１、１２、１４、１６、１８、１９、２１、２２：弁
１３、２３、２４、２５： 循環ポンプ
１５、１７： 逆止弁
３１： 入出水口
３２、３４： 出水口
３３、３５： 入水口
４１、４２、４４： 三方継手
４３： 十字継手
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ： 開口部
５１、５２： 温度センサ
６１： 制御部
６２： 外気温度センサ
１００： 従来の給湯システム
Ｃ１、Ｃ２： 循環回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯タンクから給湯負荷に対して給湯可能に構成された給湯システムに関し、特に、複数の熱源機を備えた給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
給湯システムは、熱源機によって加熱された温水を貯湯タンクに貯湯し、この貯湯タンクから給湯負荷に温水を供給する構成となっている。従来、熱源機として、ガス等を熱源とする温水ボイラを利用するものや、ヒートポンプ回路の凝縮器からの凝縮熱と熱交換して水を加熱するヒートポンプ給湯機を利用するものが存在する。
【０００３】
ヒートポンプ給湯機は、夜間の安価な電力を使用することで、夜間の給湯使用量の少ない低給湯負荷状態となる時間帯に貯湯タンクに温水を貯めて、翌日の昼間の給湯負荷、例えば風呂やシャワー等の給湯に対して使用するのが一般的である。
【０００４】
しかしながら、ヒートポンプ給湯機の加熱能力は、夜間の低給湯負荷状態を想定して決定されているため、専ら貯湯目的に所定の温度に加熱するだけでよく、短時間での加熱能力は非常に低くなっており、高給湯負荷時に貯湯タンクの温水を消費した場合に温水の給湯能力が不足する場合が生じる。また、夜間に蓄熱する一方、温水を利用するのは翌日の昼間や夕方となるため使用時間が大幅にずれ、貯湯タンクからの放熱が多くなり、せっかく高効率で蓄熱した熱を放熱させてしまうという問題が生じる。
【０００５】
このようなヒートポンプ給湯機の加熱能力不足を補い、ヒートポンプ給湯機に必要な給湯能力を確保する方法として、本出願人により、ヒートポンプ給湯機と温水ボイラを併用する給湯システムが従来開示されている（下記特許文献１参照）。以下、特許文献１に開示された構成につき、図面を参照して説明する。
【０００６】
図７は、上記特許文献１に開示された給湯システムの概略構成図である。図７に示す給湯システム１００は、貯湯タンク１、ヒートポンプ給湯機２、温水ボイラ３、給湯負荷４、給水源５を備える。
【０００７】
給水源５からは、弁１１、三方継手４１を介して、入出水口３１から貯湯タンク１に低温水が供給可能に構成されている。更に、給水源５から、弁１１、三方継手４１、弁１２、循環ポンプ１３、弁１４を介してヒートポンプ給湯機２に低温水が供給可能に構成されている。ヒートポンプ給湯機２は、ヒートポンプ回路の冷媒として例えばＣＯ２を採用したＣＯ２ヒートポンプで構成され、供給された低温水（または温水）に対して凝縮器からの凝縮熱と熱交換して加熱処理を行い、加熱された温水が、逆止弁１５、三方継手４２、弁１６を介して、入水口３３から貯湯タンク１に供給される。入水口３３は、貯湯タンク１内において入出水口３１よりも上方に形成されている。
【０００８】
また、貯湯タンク１に貯えられた温水は、出水口３２から逆止弁１７、循環ポンプ２４、弁１８を介して温水ボイラ３に供給可能に構成されている。温水ボイラ３は、例えばガス焚真空式温水機で構成され、缶体内の下部にガスバーナの火炎で熱媒水を加熱する火炉を設けると共に、缶体内の上部の減圧空気中にＵ字状の伝熱管を設けており、缶体内の下部に封入された熱媒水をガスバーナの火炎で加熱し、その上部の減圧空気中の伝熱管を加熱することによって伝熱管中を流れる水を加熱する。温水ボイラ３は、このようにして供給される温水をボイラによって加熱した後、弁１９、三方継手４２、弁１６を介して入水口３３から貯湯タンク１に温水を供給する。すなわち、貯湯タンク１の出水口３２から取得された温水が、循環ポンプ２４を介して温水ボイラ３へ供給され、当該温水ボイラ３で加熱された後、入水口３３から貯湯タンク１に再供給される循環回路（以下、「第１循環回路Ｃ１」と記載）が構成されている。
【０００９】
更に、貯湯タンク１に貯えられた温水は、入出水口３１から三方継手４１、弁１２、循環ポンプ１３、弁１４を介してヒートポンプ給湯機２に供給され、再加熱可能に構成されている。ヒートポンプ給湯機２によって加熱された温水は、すでに前述したように、入水口３３から貯湯タンク１に供給され、貯湯される。すなわち、貯湯タンク１の入出水口３１から取得された温水が、循環ポンプ１３を介してヒートポンプ給湯機２へ供給され、当該ヒートポンプ給湯機２で加熱された後、入水口３３から貯湯タンク１に再供給される循環回路（以下、「第２循環回路Ｃ２」と記載）が構成されている。図８に、第１循環回路Ｃ１及び第２循環回路Ｃ２の経路図を示す。なお、図８では、弁や継手等の一部の構成要素の図示を省略している。
【００１０】
又、第２循環回路Ｃ２において、ポンプ１３が稼働して入出水口３１から取り出された温水は、全てヒートポンプ給湯機２側へ送出される構成である。
【００１１】
再び図７に戻り、貯湯タンク１内に貯湯された温水は、貯湯タンク１の出水口３４から弁２１を介して給湯負荷４に対して供給される。給湯負荷４は、例えばカランやシャワー、浴槽等で構成される。水は、温度が高くなるにつれ上方に移動する性質、いわゆる対流性を有しているため、貯湯タンク１の上部領域には温度の高い温水が貯湯される。従って、貯湯タンク１の上部領域に設置された出水口３４から給湯負荷４に対して高温の温水を供給することが可能となる。また、その温水の一部が、管路での放熱による温水温度の低下を防止すべく、循環ポンプ２３、弁２２を介して入水口３５から貯湯タンク１に循環される。
【００１２】
さらに、貯湯タンク１には、タンク上部に貯えられた温水の温度を検出する温度センサ５１、及びタンク下部に貯えられた温水の温度を検出する温度センサ５２が取り付けられている。上述したように、給水源５から供給される低温水が貯湯タンク１の下部に取り付けられた入出水口３１からタンク１内に流入し、ヒートポンプ給湯機２若しくは温水ボイラ３で加熱された温水が貯湯タンク１の上部に取り付けられた入水口３３からタンク１内に流入する構成である。このため、タンク下部に取り付けられた温度センサ５２よりも、タンク上部に取り付けられた温度センサ５１の方が高い温度を検出する。
【００１３】
そして、この温度センサ５１の検出結果に基づいて温水ボイラ３及び循環ポンプ２４の制御を行う一方、温度センサ５２の検出結果に基づいてヒートポンプ給湯機２及び循環ポンプ１３の制御を行う。より具体的には、例えば温度センサ５１から与えられる温度情報が６０℃以上であれば温水ボイラ３及び循環ポンプ２４を停止させる一方、５５℃以下であれば温水ボイラ３及び循環ポンプ２４を稼働させる。さらに、例えば温度センサ５２から与えられる温度情報が６０℃以上であればヒートポンプ給湯機２及び循環ポンプ１３を停止させる一方、５０℃以下であればヒートポンプ給湯機２及び循環ポンプ１３を稼働させる。
【００１４】
上述したように、温度センサ５２よりも温度センサ５１の方が高い温度が検出されるため、貯湯タンク１内に給水源５から低温水が供給され、タンク内の温度が低下し始めると、温度センサ５２の方が先に５０℃以下を検出し、これによって温水ボイラ３よりヒートポンプ給湯機２の方が先に稼働される。一方、加熱された温水が供給されることでタンク内の温度が上昇し始めると、温度センサ５１の方が先に６０℃以上を検出し、これによって温水ボイラ３がヒートポンプ給湯機２よりも先に停止される。このように、図７の構成とすることで、温水ボイラ３よりもヒートポンプ給湯機２を優先的に稼動させる制御が行われることとなる。上述のように、ヒートポンプ給湯機２は温水ボイラ３よりも単体で高効率を実現する構成であるため、高効率のヒートポンプ給湯機２の稼働率が向上されることで、システム全体としての高い効率が実現できるというものである。
【００１５】
【特許文献１】特開２００７−１７０７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述したように、図７のような構成とすることで、貯湯タンク１内の下部に設置された温度センサ５２において温度低下が検知されると、高効率のヒートポンプ給湯機２が優先的に稼働する。
【００１７】
しかしながら、一般的にヒートポンプ給湯機は、設置箇所における外気温度が低下すればするほどＣＯＰ（Coefficient Of Performance：成績係数）値が低下する性質を有する。さらに、ヒートポンプ給湯機は、入水温度が上昇すればするほど前記ＣＯＰ値が低下する性質を有する。このため、上記従来構成のように、単に貯湯タンク１内の温水の温度のみでヒートポンプ給湯機２の運転制御を行った場合、外気温度や入水温度によってはシステム全体として低いエネルギー効率で運転をしている場合も想定される。
【００１８】
本発明は、上記の問題点に鑑み、複数の熱源機を有する給湯システムにおいて、従来構成よりもさらに高効率あるいは高メリットが実現できる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】
【００１９】
上記目的を達成するための本発明に係る給湯システムは、温水を貯湯すると共に当該貯湯された温水を給湯負荷に供給する貯湯タンクと、前記貯湯タンクから供給される温水を加熱した後、再び前記貯湯タンクに供給する第１熱源機と、前記第１熱源機とは異なる原理で温水を加熱する構成であって、少なくとも供給される温水の入水温度及び設置箇所の外気温度に依存して運転効率が変化する第２熱源機と、前記第２熱源機の発停制御を行う制御部と、を備えてなり、前記第２熱源機は、供給された温水を加熱した後、前記貯湯タンクに供給する構成であり、前記制御部は、前記第２熱源機に供給される温水の入水温度に関する情報、並びに前記第２熱源機の設置された領域の外気温度に関する情報が与えられる構成であって、前記入水温度と前記外気温度に基づいて前記第２熱源機の運転状態を評価するための状態指数を算定するとともに、予め定められた目標指数と前記状態指数とを比較して、当該比較結果に応じて前記第２熱源機の運転制御を行うことを特徴とする。
【００２０】
第２熱源機は、入水温度及び設置箇所の外気温度に応じて運転効率が変化する構成であるため、例えばタンク内に備えられた温度センサが示す温度のみで運転制御を行った場合、外気温度や実際に第２熱源機に供給される入水温度によっては、システム全体として低いエネルギー効率あるいは低いメリット（コスト、ＣＯ２排出量等）で運転をしている場合も想定される。このような場合には、ヒートポンプ給湯機を先に停止させ、温水ボイラのみが稼働している運転状態に制御する方が、システム全体の効率、メリットが高くなる。
【００２１】
前記の通り、第２熱源機の運転効率を低下させる要因として外気温度と入水温度の２つの要素が存在するため、単に外気温度のみ、あるいは入水温度のみでその運転制御を行った場合には、第２熱源機を運転させる方が効率的或いは高メリットな場面で停止させてしまったり、逆に、第２熱源機を停止させる方が効率的或いは高メリットな場面で運転を持続してしまうという制御が行われる可能性がある。そして、このように運転効率に２つの要素が関連して影響をし合うため、単に外気温度や入水温度を所定の温度と比較することのみで第２熱源機の運転制御を行っても、効率的な運転が期待できない場合も想定される。
【００２２】
そこで、本発明のように、演算部において、外気温度と入水温度に基づいて運転状態を評価するための状態指数を算定し、予め定められた目標指数を比較して比較結果に応じて運転制御を行うという構成とすることで、高効率あるいは高メリットが実現できる運転環境下であるか否かにつき制御部によって判断することができる。そして、高効率あるいは高メリットが実現できると判断すれば第２熱源機を運転させ、一方、それが実現できないと判断した場合には第２熱源機を運転させない（停止させる）旨の制御を行うことができる。これによって、第２熱源機を運転させることで効率やメリットが低下するような場合においても当該熱源機が運転されるという状態を回避し、システム全体としての高効率、高メリット性を実現することができる。
【００２３】
なお、このとき、より詳細な構成の一例としては、上記構成に加えて、前記貯湯タンク下部に設けられた出水口から取得された温水が、前記第１熱源機を介して前記貯湯タンク上部に設けられた入水口から前記貯湯タンクに再供給される第１循環回路と、前記貯湯タンク下部に設けられた入出水口から取得された温水が、前記第２熱源機を介して直接、若しくは更に前記第１熱源機を介して、前記入水口から前記貯湯タンクに再供給される第２循環回路と、給水源から供給された低温水が、前記第２循環回路上の分岐点で分岐されて前記入出水口並びに前記第２熱源機に供給される給水回路と、を備える構成とすることができる。この場合、前記制御部は、前記給水回路内を通流する前記低温水、または前記第２循環回路内における前記分岐点から前記第２熱源機までの間の管路内を通流する温水の温度を前記入水温度に関する情報として与えられる構成とする。
【００２４】
また、上記目的を達成するための本発明に係る給湯システムとして、温水を貯湯すると共に当該貯湯された温水を給湯負荷に供給する貯湯タンクと、温水を貯湯すると共に当該貯湯された温水を前記貯湯タンクに供給するクッションタンクと、前記貯湯タンクから供給される温水を加熱した後、再び前記貯湯タンクに供給する第１熱源機と、前記第１熱源機とは異なる原理で温水を加熱する構成であって、少なくとも供給される温水の入水温度及び設置箇所の外気温度に依存して運転効率が変化する第２熱源機と、前記第２熱源機の発停制御を行う制御部と、を備えてなり、前記第２熱源機は、供給された温水を加熱した後、前記クッションタンクに供給する構成であり、前記制御部は、前記第２熱源機に供給される温水の入水温度に関する情報、並びに前記第２熱源機の設置された領域の外気温度に関する情報が与えられる構成であって、前記入水温度と前記外気温度に基づいて前記第２熱源機の運転状態を評価するための状態指数を算定するとともに、予め定められた目標指数と前記状態指数とを比較して、当該比較結果に応じて前記第２熱源機の運転制御を行う構成としても良い。この場合においても、上記の特徴を有する給湯システムと同様の効果を奏することができる。
【００２５】
また、上記特徴に加えて、前記第２熱源機が運転中である場合において、前記状態指数が前記目標指数を下回っている場合には、前記制御部が前記第２熱源機を停止する制御を行う構成としても良い。
【００２６】
また、上記特徴に加えて、前記制御部は、前記入水温度が第１温度以下であって、且つ、前記状態指数が前記目標指数を上回っている場合には、前記第２熱源機を運転する制御を行い、前記入水温度が前記第１温度より高い第２温度以上であるか、または、前記状態指数が前記目標指数を下回っているかの少なくともいずれか一方が該当した場合には、前記第２熱源機を停止する制御を行う構成としても良い。
【００２７】
また、本発明に係る給湯システムは、上記特徴に加えて、前記制御部が、前記入水温度と前記外気温度の組み合わせに応じて前記状態指数が決定される状態指数算定データベースを内部に格納しており、前記入水温度及び前記外気温度に関する情報が与えられると、与えられた両情報の組み合わせに最も近い組み合わせに応じた前記状態指数を前記状態指数算定データベースから算定する構成としても良い。
【００２８】
また、本発明に係る給湯システムは、上記特徴に加えて、前記制御部は、複数の異なる運転モードから選択された一の運転モードを設定可能に構成され、設定された前記運転モードに応じて決定される前記目標指数と前記状態指数とを比較する構成としても良い。
【００２９】
また、本発明に係る給湯システムは、上記特徴に加えて、前記第１熱源機が、燃焼式の温水機であり、前記第２熱源機が、ヒートポンプ回路の凝縮器からの凝縮熱と熱交換することで前記低温水を加熱して温水を生成するヒートポンプ式給湯機であるものとしても良い。
【００３０】
また、本発明に係る給湯システムは、上記特徴に加えて、前記状態指数及び前記目標指数がヒートポンプ式給湯機の成績係数を示すＣＯＰ値で表されているとしても良い。
【００３１】
また、本発明に係る給湯システムは、上記特徴に加えて、前記外気温度の測定が可能な外気温度センサを備え、前記制御部が、前記外気温度センサから前記外気温度に関する情報が与えられる構成としても良い。
【００３２】
また、本発明に係る給湯システムは、上記特徴に加えて、前記第２熱源機に温水を供給する管路内を通流する温水の温度、または、前記第２熱源機に供給する温水が貯えられたタンク内の温水の温度の測定が可能な入水温度センサを備え、前記制御部が、前記入水温度センサから前記入水温度に関する情報が与えられる構成としても良い。
【００３３】
このとき、特に前記貯湯タンク下部に設けられた出水口から取得された温水が、前記第１熱源機を介して前記貯湯タンク上部に設けられた入水口から前記貯湯タンクに再供給される第１循環回路と、前記貯湯タンク下部に設けられた入出水口から取得された温水が、前記第２熱源機を介して直接、若しくは更に前記第１熱源機を介して、前記入水口から前記貯湯タンクに再供給される第２循環回路と、給水源から供給された低温水が、前記第２循環回路上の分岐点で分岐されて前記入出水口並びに前記第２熱源機に供給される給水回路と、を備える構成である場合であれば、前記給水回路内を通流する前記低温水の温度、または前記第２循環回路内における前記分岐点から前記第２熱源機までの間の管路内を通流する温水の温度の測定が可能な入水温度センサを備え、前記制御部が、前記入水温度センサから前記入水温度に関する情報が与えられる構成としても良い。
【００３４】
そして、さらに、前記第２循環回路内において、前記入出水口と前記第２熱源機の間に位置する前記分岐点に介装された四方向に第１〜第４開口部を有する十字継手を有し、前記第２開口部に前記給水源を接続し、前記第３開口部に前記第２熱源機を接続し、前記第４開口部に前記入出水口を接続することで、前記給水源から供給される前記低温水が、前記十字継手で分岐されて前記貯湯タンク並びに前記第２熱源機に供給可能に構成されており、前記入水温度センサが、前記第１開口部から前記十字継手内部の流路に到達するように挿嵌されることで、前記十字継手内部の流路を通水する温水の温度測定が可能に構成されているものとしても良い。このように構成されるとき、十字継手のうちの一開口部から温度センサを挿嵌することで第２熱源機に供給される温水の温度を測定することができる。そして、市販の十字継手を用い、一開口部から温度センサを挿嵌することのみで実現することができる。このため、第２熱源機に供給される温水の温度を測定するために、管路上に温度センサを設置するための開口部を別途形成する必要がない。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の構成によれば、複数の熱源機を併用した給湯システムにおいて、従来よりもさらに運転効率あるいは運転メリットの向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下において、本発明に係る給湯システムの実施形態（以下、適宜「本実施形態」という）について図面を参照して説明する。なお、図７及び図８に示す従来構成と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を簡略化または省略する。
【００３７】
又、以下の各図面は、システム構成を概略的に示したものであり、圧力センサ等の一部の構成要素については図示していない。
【００３８】
図１は、本発明に係る給湯システム（以下、適宜「本システム」という）の概略構成図である。図１に示す本システム１０は、図７に示す従来の給湯システム１００と比べて、制御部６１及び外気温度センサ６２を備える。なお、制御部６１は、入力された情報に基づいて演算処理を行う演算機能を有し、当該演算処理によって得られた演算結果を外部に出力する構成であり、例えばＣＰＵと記憶手段を備える。
【００３９】
外気温度センサ６２は、本システム１０（特にヒートポンプ給湯機２）の設置箇所（または設置区域、設置地域）における外気の温度を測定し、当該測定結果を制御部６１に与えることができる構成である。
【００４０】
また、本システムでは、従来の給湯システム１００と異なり、三方継手４１の代わりに異なる四方向に開口部を有する十字継手４３を備え、この十字継手の一の開口部に温度センサ５２が挿嵌されている。言い換えれば、図８（ｂ）に示す第２循環回路Ｃ２内において、入出水口３１とヒートポンプ給湯機２の間に十字継手４３が介装される構成である。
【００４１】
このとき、貯湯タンク１の入出水口３１から取得された温水は、入出水口３１、十字継手４３を介してヒートポンプ給湯機２に供給され、ヒートポンプ給湯機２で加熱された温水が、入水口３３から貯湯タンク１へ再供給される。また、給水源５から供給された低温水は、十字継手４３によって、入出水口３１から貯湯タンク１に供給される経路と、ヒートポンプ給湯機２へ供給される経路とに分岐される。
【００４２】
図２は、十字継手４３の構造を拡大した模式図である。十字継手４３は、異なる四方向にそれぞれ第１開口部４３ａ、第２開口部４３ｂ、第３開口部４３ｃ、及び第４開口部４３ｄを備える。
【００４３】
第１開口部４３ａには、当該十字継手４３内部の流路に到達するように温度センサ５２が挿嵌されており、十字継手４３内部の流路を通水する温水の温度測定が可能に構成されている。また、第２開口部４３ｂには給水源５と連絡された管路が接続され、第３開口部４３ｃにはヒートポンプ給湯機２と連絡された管路が接続され、第４開口部４３ｄには入出水口３１が接続されている。
【００４４】
これにより、給水源５から供給された低温水は、第２開口部４３ｂから十字継手４３内部に流入した後、第３開口部４３ｃからヒートポンプ給湯機２へ供給される低温水と、第４開口部４３ｄから入出水口３１を介して貯湯タンク１内に供給される低温水とに分岐される。また、貯湯タンク１内に貯えられていた温水は、入出水口３１から第４開口部４３ｄを介して十字継手４３内部に流入した後、第３開口部４３ｃからヒートポンプ給湯機２へ供給される。そして、このように十字継手４３内部を通水する温水または低温水の温度が、第１開口部４３ａから挿嵌された温度センサ５２によって検出可能に構成されている。
【００４５】
このとき、ヒートポンプ給湯機２に対して、給水源５からの低温水あるいは貯湯タンク１の入出水口３１から取り出された温水のいずれが供給される場合であっても、この供給される温水は必ず分岐点である十字継手４３内を通流する構成である。つまり、十字継手４３内の挿嵌された温度センサ５２は、当該十字継手４３内を通流する温水または低温水の温度を検出することで、ヒートポンプ給湯機２に対する入水温度を検出することが可能な構成である。
【００４６】
ここで、一般的に、ヒートポンプ給湯機２は、入水温度と外気温度によって運転時の成績係数を示すＣＯＰ（Coefficient Of Performance）値が決定される。本システム１０の演算部６１は、内部の記憶手段に、入水温度と外気温度の組み合わせによって決定されるヒートポンプ給湯機２のＣＯＰ値を、各入水温度及び各外気温度別に登録したデータベースを格納している。なお、ここでいうＣＯＰ値は状態指数に対応し、データベースは状態指数算定データベースに対応する。
【００４７】
図３は、あるヒートポンプ給湯機２を本システム１０に採用した場合における、制御部６１内の記憶手段に格納された状態指数算定データベースの一例を示す表である。前記のとおり、入水温度と外気温度の組み合わせに基づいて、ヒートポンプ給湯機２におけるＣＯＰ値が定められている。そして、制御部６１は、外気温度センサ６２から与えられる外気温度に関する情報、及び温度センサ５２から与えられるヒートポンプ２への入水温度に関する情報に基づいて、これらの組み合わせに対応したＣＯＰ値（状態指数）を算定する。例えば、外気温度センサ６２から与えられた外気温度が６℃であり、温度センサ５２から与えられた入水温度が４８℃である場合、図３に示す状態指数算定データベースに基づいて、状態指数が１．９８と算定される（図３内において枠で囲んで表記している）。
【００４８】
なお、図３に示す状態指数算定データベースでは、外気温度及び入水温度はいずれも整数値で与えられる表として構成されている。この場合において、外気温度センサ６２から与えられた外気温度、及び温度センサ５２から与えられるヒートポンプ給湯機２への入水温度が整数値で表されない場合には、状態指数算定データベースに表示されている外気温度入水温度の組み合わせの中から、最も近い組み合わせに対応した状態指数を算定するものとすれば良い。
【００４９】
また、制御部６１が、外気温度と入水温度が与えられることで状態指数を算定することができる演算式を記憶手段に記録している場合には、当該演算式に対して、外気温度センサ６２から与えられた外気温度、及び温度センサ５２から与えられるヒートポンプ２への入水温度の情報を代入することで演算処理を行って状態指数を算定するものとすれば良い。この場合、制御部６１は前記状態指数算定データベースを内部に備えなくても良い。
【００５０】
前述したように、ヒートポンプ給湯機は、原則としては、ガス焚あるいは油焚きの温水機（温水ボイラ）よりもエネルギー効率が高いため、ヒートポンプ給湯機を優先的に稼働させることでシステム全体の効率が向上する。しかし、一方で、一般的にヒートポンプ給湯機は、設置箇所における外気温度が低下すればするほど、また、入水温度が上昇すればするほどＣＯＰ値が低下する性質を有する。
【００５１】
すなわち、上記従来構成のように、単に貯湯タンク１内の温水の温度のみでヒートポンプ給湯機２の運転制御を行った場合、外気温度や入水温度によっては、システム全体として低いエネルギー効率で運転をしている場合も想定される。このような場合には、ヒートポンプ給湯機を先に停止させ、温水ボイラのみが稼働している運転状態に制御する方が、システム全体の効率が高くなる。
【００５２】
しかしながら、前記の通り、ヒートポンプ給湯機の運転効率を低下させる要因として外気温度と入水温度の２つの要素が存在するため、単に外気温度のみ、あるいは入水温度のみでヒートポンプ給湯機の運転制御を行った場合には、ヒートポンプ給湯機を運転させる方が効率的な場面で停止させてしまったり、逆に、ヒートポンプ給湯機を停止させる方が効率的な場面で運転を持続してしまうという制御が行われる可能性がある。そして、このように運転効率に２つの要素が関連して影響をし合うため、単に外気温度や入水温度を所定の温度と比較することのみでヒートポンプ給湯機の運転制御を行っても、効率的な運転が期待できない場合も想定される。
【００５３】
そこで、本システム１０では、予め、外気温度と入水温度の組み合わせ毎に、当該環境下においてヒートポンプ給湯機を運転した場合の運転状態を評価するための状態指数をＣＯＰ値によって算定し、制御部６１内の記憶手段に状態指数算定データベースとして記録している。さらには、運転中のヒートポンプを停止させた方がシステム全体の効率が向上する分岐点として「目標指数」を定めている。このように構成することで、制御部６１は、与えられた外気温度と入水温度の情報を用い、状態指数算定データベースから読み出された状態指数と目標指数を比較し、ヒートポンプ給湯機２を停止するか否かを判断する。
【００５４】
ここで、本システム１０は、予め複数の異なる運転モードの中から、一の運転モードを指定することができる構成となっており、制御部６１において、どの運転モードに設定されているかを認識することができる。そして、前記目標指数は、設定された運転モードごとに記憶手段に記録されている。
【００５５】
例えば、運転モードとしては、ランニングコストメリット優先モード、ＣＯ２排出量削減優先モード、一次エネルギー換算優先モード等の中から適宜選択して決定することができる。そして、各運転モードごとに、入水温度と外気温度の各組み合わせに応じた目標となるＣＯＰ値（目標指数）が予め決定されている。
【００５６】
具体的な目標指数の定め方の一例を以下に示す。
【００５７】
ランニングコストメリット優先モードの場合、同一の負荷を供給すべく、ヒートポンプ給湯機２を運転した場合と温水ボイラ３を運転した場合において、ヒートポンプ給湯機２の運転ランニングコストが、温水ボイラ３の運転ランニングコストよりも所定の金額以上（例えば１０円以上）、下回る最低条件をもって目標指数とする。
【００５８】
ここで、給湯負荷をＺ〔ｋＷ〕，温水ボイラ３のＣＯＰ値をＰｂ，熱源（ここではガスとする）の単価をＣｇ〔円／Ｎｍ３〕，ガスの熱効率（定数）をηｇ〔ｋｃａｌ／Ｎｍ３〕，単位換算用の定数をｋ（＝８６０〔ｃａｌ／Ｗ〕）とすると、温水ボイラ３によって当該給湯負荷に対して熱供給を行うのに必要なコストＣｂｚは、下記（数１）によって表される。
【００５９】
（数１）
Ｃｂｚ＝（Ｚ・ｋ／（Ｐｂ・ηｇ））・Ｃｇ
【００６０】
一方、前記給湯負荷に対し、ヒートポンプ給湯機２によって熱供給を行うのに必要なコストＣｈｚは、ヒートポンプ給湯機２の運転時のＣＯＰ値をＰｈ，電力単価をＣｅ〔円／ｋＷ〕とすると、下記（数２）によって表される。
【００６１】
（数２）
Ｃｈｚ＝（Ｚ／Ｐｈ）・Ｃｅ
【００６２】
ここで、前記Ｐｂは、システム１０に用いられる温水ボイラ３の能力によって決定される。また、ηｇ，ｋ，Ｃｇ，Ｃｅはそれぞれ定数であるため、ヒートポンプ給湯機２によって熱供給することで生じるコストＣｈｚが、温水ボイラ３によって熱供給することで生じるコストＣｂｚよりも、所定の金額以上、下回るような必要条件を満足するＣＯＰ値（Ｐｈ）が算出される。ここで、Ｚ＝１１６，Ｐｂ＝０．９，ηｇ＝９７００，ｋ＝８６０，Ｃｇ＝９５をそれぞれ代入すると、温水ボイラ３によるコストＣｂｚ＝１０８６円と算出され、このコストを例えば１０円以上、下回るための最低条件として、例えばヒートポンプ給湯機２のＣＯＰ値（Ｐｈ）を１．２としたときに、ヒートポンプ給湯機２によるコストは上記（数２）によってＣｈｚ＝１０６３円と算定される。すなわち、Ｐｈ＝１．２以上の条件下でヒートポンプ給湯機２が運転されるような環境であれば、温水ボイラ３単独で給湯負荷に対して熱供給をする場合に比較して、ヒートポンプ給湯機２を運転させた方がランニングコストが安価になることが分かる。図３におけるＡ−Ａ’線は、ＣＯＰ＝１．２を示す境界を折れ線で結んだものであり、かかる折れ線より左下に位置する領域の環境下でヒートポンプ給湯機２を運転すれば、ＣＯＰが１．２以上を示し、ヒートポンプ給湯機２を運転することによるランニングコストメリットが得られるというものである。
【００６３】
同様に、ＣＯ２排出量メリット優先モードの場合、同一の負荷を供給すべく、ヒートポンプ給湯機２を運転した場合と温水ボイラ３を運転した場合において、ヒートポンプ給湯機２の運転時ＣＯ２排出量が、温水ボイラ３の運転時ＣＯ２排出量よりも所定量以上（例えば０．５ｋｇ以上）、下回る最低条件をもって目標指数とする。
【００６４】
ここで、ガスの排出量原単位をＥｇ〔ｋｇ／Ｎｍ３〕とすると、温水ボイラ３によって当該給湯負荷に対して熱供給を行うに際し生じるＣＯ２排出量Ｅｂｚは、下記（数３）によって表される。
【００６５】
（数３）
Ｅｂｚ＝（Ｚ・ｋ／（Ｐｂ・ηｇ））・Ｅｇ
【００６６】
一方、前記給湯負荷に対し、ヒートポンプ給湯機２によって熱供給を行うに際し生じるＣＯ２排出量Ｅｈｚは、電力の排出量原単位をＥｅ〔ｋｇ／Ｎｍ３〕とすると、下記（数４）によって表される。
【００６７】
（数４）
Ｅｈｚ＝（Ｚ／Ｐｈ）・Ｅｅ
【００６８】
ここで、Ｚ＝１１６，Ｐｂ＝０．９，ηｇ＝９７００，ｋ＝８６０，Ｅｇ＝２．１０８をそれぞれ代入すると、温水ボイラ３によるＣＯ２排出量はＥｂｚ＝２４．１ｋｇと算出される。そして、この排出量を例えば０．５ｋｇ以上、下回るための最低条件として、例えばヒートポンプ給湯機２のＣＯＰ値（Ｐｈ）を１．８としたときに、ヒートポンプ給湯機２によるＣＯ２排出量は、上記（数４）によってコストＥｈｚ＝２３．１ｋｇと算定される。すなわち、Ｐｈ＝１．８以上の条件下でヒートポンプ給湯機２が運転されるような環境であれば、温水ボイラ３単独で給湯負荷に対して熱供給をする場合に比較して、ヒートポンプ給湯機２を運転させた方がＣＯ２排出量が削減できることが分かる。図３におけるＢ−Ｂ’線は、ＣＯＰ＝１．８を示す境界を折れ線で結んだものであり、かかる折れ線より左下に位置する領域の環境下でヒートポンプ給湯機２を運転すれば、ＣＯＰが１．８以上を示し、ヒートポンプ給湯機２を運転することによるＣＯ２排出量メリットが得られるというものである。
【００６９】
同様に、一次エネルギー換算メリット優先モードの場合、同一の負荷を供給すべく、ヒートポンプ給湯機２を運転した場合と温水ボイラ３を運転した場合において、温水ボイラ３のＣＯＰ値よりも、一次エネルギー換算におけるヒートポンプ給湯機２のＣＯＰ値が所定値以上（例えば０．００１以上）、上回る最低条件をもって目標指数とする。
【００７０】
ヒートポンプ給湯機２のＣＯＰ値を一次エネルギー換算後のＣＯＰ値Ｐｈ１は、発電効率ηｅ（定数）を用いて、以下の（数５）で表される。
【００７１】
（数５）
Ｐｈ１＝Ｐｈ・ηｅ
【００７２】
よって、温水ボイラ３のＣＯＰをＰｂ＝０．９とし、ηｅ＝０．３６９とした場合、例えばヒートポンプ給湯機２のＣＯＰ値（Ｐｈ）を２．４５としたときに、一次エネルギー換算後のヒートポンプ給湯機２のＣＯＰ値（Ｐｈ１）は０．９０４となって、温水ボイラ３のＣＯＰ値を０．００１以上上回る。すなわち、Ｐｈ＝２．４５以上の条件下でヒートポンプ給湯機２が運転されるような環境であれば、温水ボイラ３単独で給湯負荷に対して熱供給をする場合に比較して、ヒートポンプ給湯機２を運転させた方が一次エネルギー換算後であってもＣＯＰ値が高い値を示すことが分かる。図３におけるＣ−Ｃ’線は、ＣＯＰ＝２．４５を示す境界を折れ線で結んだものであり、かかる折れ線より左下に位置する領域の環境下でヒートポンプ給湯機２を運転すれば、ＣＯＰが２．４５以上を示し、ヒートポンプ給湯機２を運転することによる一次エネルギー換算のメリット、すなわち省資源運転が得られるというものである。
【００７３】
例えば、上記のような方法を用いることで、ランニングコストメリット優先モード、ＣＯ２排出量削減優先モード、一次エネルギー換算優先モードの各運転モードにおいて、それぞれ目標指数が１．２０、１．８０、２．４５と定められて、制御部６１内の記憶手段に記録されている。
【００７４】
本システムでは、図７に示す従来構成と同様、温水ボイラ３及び循環ポンプ２４については温度センサ５１の検出結果に基づいて運転制御が行われる。具体的には、例えば温度センサ５１から与えられる温度情報が６０℃以上であれば温水ボイラ３及び循環ポンプ２４は停止制御が行われ、５５℃以下であれば温水ボイラ３及び循環ポンプ２４は運転制御が行われる。
【００７５】
一方、ヒートポンプ給湯機２は、制御部６１によって運転制御が行われる。具体的には、ヒートポンプ給湯機２及び循環ポンプ１３は、入水温度、並びに状態指数と目標指数の比較結果を踏まえて運転制御が行われる。
【００７６】
すなわち、ヒートポンプ給湯機２が運転中である場合において、制御部６１は、運転モード毎に定められた目標指数を状態指数が下回った段階で、ヒートポンプ給湯機２を停止する制御を行う。このとき、制御部６１は、温度センサ５２及び外気温度センサ６２が示す温度情報を逐次取得可能な構成であるものとして良い。
【００７７】
前述のように、目標指数は、各運転モード毎に定められた目標となるＣＯＰ値であり、この目標を下回るＣＯＰ値を示すような運転状態である場合には、目標よりもシステム１０全体の運転効率が低下していること、並びに、かかる場合にはヒートポンプ給湯機２を停止して温水ボイラ３の単独運転状態に切り換えた方がシステム１０全体のメリット（コストメリット、ＣＯ２排出量メリット、エネルギー換算メリット）が向上することを示している。すなわち、制御部６１が、運転モード毎に定められた目標指数を状態指数が下回った段階で、ヒートポンプ給湯機２を停止する制御を行うことで、システム１０全体で見たときの効率が向上する。
【００７８】
一方で、従来と同様、制御部６１は、入水温度が６０℃以上を示す場合においてもヒートポンプ給湯機２を停止する制御を行う。また、入水温度が５０℃以下を示す場合では、前記目標指数が状態指数を上回っていることを条件にヒートポンプ給湯機２を運転する制御を行う。
【００７９】
上記制御が行われることにより、ヒートポンプ給湯機２は、実際には、入水温度が６０℃未満である場合にのみ、目標指数を用いた運転制御が行われる構成となる。このとき、原則としては、高効率なヒートポンプ給湯機２を優先的に運転しながらも、ヒートポンプ給湯機２を運転した方がシステム全体のメリットが低下してしまうような条件下に陥った場合には、例外的に温水ボイラ３よりもヒートポンプ給湯機２を先に停止する制御を行う。これにより、従来構成のメリットを活用しながらも、さらに従来よりも高いエネルギー効率を実現することができる。
【００８０】
この場合、給湯負荷４が大きく給水源５から低温水が供給される場合には、温度センサ５２によって当該低温水の温度が検出される構成となるため、検出された温度が低い温度であることを直ちに認識してヒートポンプ給湯機２を稼働させることができる。即ち、給湯負荷４が高負荷となった場合に、高効率のヒートポンプ給湯機２を直ちに稼働させる制御を行うことができ、システム全体として、更に高い効率が実現できる。
【００８１】
ところで、図７に示す従来構成は、予め温水ボイラ３とヒートポンプ給湯機２を併用して熱源を供給する給湯システムを想定したものである。しかし、温水ボイラ３による加熱のみを想定して製造された従来の貯湯タンク１では、温水ボイラ３の制御のための温度センサ５１は既に取り付けられているものの、ヒートポンプ給湯機２の制御のための温度センサ５２は取り付けられていない。
【００８２】
従って、このような温水ボイラ３による加熱のみを想定して製造された貯湯タンク１を図７に示す給湯システム１００に適用するためには、新たに温度センサ５２を取り付ける必要があるが、貯湯タンク１にはこのような温度センサ５２を新たに取り付けるための管台が存在しておらず、このような温度センサ５２を新たに取り付けるのが困難である。
【００８３】
しかしながら、本システム１０によれば、予め温水ボイラ３による加熱のみが想定された温水ボイラ３を備えたシステムに対しても、市販の十字継手（クロス継手とも称される）を用い、一の開口部に温度センサ５２を挿嵌することで実現可能である。このため、熱源機として温水ボイラ３のみを想定していた従来の貯湯タンク１に対して、ヒートポンプ給湯機２を新たな熱源機として追加する場合においても、貯湯タンク１に温度センサ５２を取り付けるための孔を空ける施工を行う必要がなく、給湯システムの信頼性に影響を与えず容易に本システムを実現することができる。
【００８４】
なお、上述の実施形態において、継手内を通水する温水の温度を測定するために挿嵌する温度センサは、鉛直下向きに挿嵌する必要はなく、挿嵌方向に依存するものではない。また、各継手間の接続位置や継手の取り付け位置は、図面上に図示された位置に限定されるものではなく、本発明の範囲内で任意に変更可能である。例えば、図２では貯湯タンク１の入出水口３１を接続する開口部４３ｄと向かい合う位置の開口部４３ｂには給水源５を接続し、開口部４３ｄの時計回りの位置で隣接する開口部４３ａには温度センサ５２を挿嵌し、開口部４３ｄの反時計回りの位置で隣接する開口部４３ｃにはヒートポンプ給湯機２を接続するものとしたが、これら給水源５、温度センサ５２、及びヒートポンプ給湯機２を、開口部４３ａ〜４３ｃの何れに接続（挿嵌）させる構成としても構わない。又、図２では開口部４３ａと開口部４３ｃとが鉛直方向に向かい合う構成であったが、例えば水平方向に向かい合う構成としても構わない。
【００８５】
さらに、上述の実施形態では、システム１０内に、ヒートポンプ給湯機２の設置箇所（または設置区域、設置地域）における外気の温度を測定する外気温度センサ６２を備える構成としたが、外気温度に関する情報が制御部６１に与えられる構成であれば、必ずしも外気温度そのものを測定する機能を有する装置（温度センサ）を備える必要はない。具体的には、制御部６１に対し、気象データが随時更新されるデータベース、サーバ、あるいはストレージから電気通信回線を通じて外気温度に関する情報が取得可能に構成されていても良い。
【００８６】
また、上述の実施形態では、ヒートポンプ給湯機２で加熱された温水は、直接貯湯タンク１に供給されるシステム構成としたが、温水ボイラ３を介して貯湯タンク１に供給されるシステム構成としても構わない。図４は、本発明システムの別実施形態を示す概略構成図である。
【００８７】
図４に示す本発明システム１０ａは、図１に示す本発明システム１０と比較して、循環ポンプ２５及び三方継手４４を新たに備え、又、逆止弁１５及び三方継手４２を備えない。即ち、ヒートポンプ給湯機２で加熱された温水が、循環ポンプ２５を介して逆止弁１７と温水ボイラ３の間に介装された三方継手４４内に供給され、この三方継手４４を介して温水ボイラ３へ供給される構成である。循環ポンプ２５は、制御部６１によって、ヒートポンプ給湯機２と同様の条件で運転制御が行われる。なお、圧力的に循環ポンプ１３だけで温水ボイラ３側へ供給可能であれば、循環ポンプ２５は不要である。
【００８８】
かかる構成とすることで、ヒートポンプ給湯機２と温水ボイラ３の双方が運転している場合、ヒートポンプ給湯機２によって加熱された温水が、温水ボイラ３に供給された後、再度温水ボイラ３によって加熱されて貯湯タンク１に供給される。この場合、温水ボイラ３には予めヒートポンプ給湯機２によって加熱された温水が供給されるため、温水ボイラ３に供給される温水の温度が本発明システム１０と比較して上昇し、これによって温水ボイラ３の熱交換量を減らすことができるため、上記実施形態よりもさらにシステム全体の効率が向上する。
【００８９】
なお、上記実施形態では、第２循環回路Ｃ２内において、入出水口３１とヒートポンプ給湯機２の間の分岐点に十字継手４３を介装し、この十字継手４３の一開口部に温度センサ５２を挿嵌する構成とした。しかし、このような形態に限られるものではない。例えば、三方継手４１をそのまま介装した状態で、当該三方継手４１とヒートポンプ給湯機２の間における管路上に、当該管路内を通流する温水の温度を測定可能な温度センサ５２を備える構成としても良い。このように構成しても、温度センサ５２によってヒートポンプ給湯機２の入水温度を測定することができるため、当該温度センサ５２によって測定された入水温度に関する情報を制御部６１に与える構成とすることで、前記実施形態と同様の構成を実現できる。
【００９０】
また、上記実施形態では、運転状態を評価するための指数としてＣＯＰ値を用いたが、運転状態を一元的に評価できる値であれば、ＣＯＰ値に限られるものではない。また、上記各運転モードについても一例であって、その他の異なる運転モードを想定し、これらの運転モード毎に目標指数が登録されている構成であっても構わない。
【００９１】
さらに、上述の実施形態では、熱源機としてヒートポンプ給湯機２と温水ボイラ３を用いるものとして説明したが、複数の熱源機を備えると共に、一の熱源機が、外気温度と入水温度の２つの条件によって運転効率が左右される特性を有する構成であれば、熱源機の種類に限定されるものではない。また、ヒートポンプ給湯機２並びに温水ボイラ３を備える場合であっても、上述のようにＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯機や真空式ボイラに限定されるものではない。更に、ヒートポンプ給湯機２及び温水ボイラ３の発停条件として記載した設定温度値はあくまで一例であり、設定値はこの値に限られるものではない。
【００９２】
例えば、図５に示すようなシステム１０ａや図６に示すようなシステム１０ｂにおいても、上述した実施形態と同様、外気温度と入水温度に基づいて制御部６１がヒートポンプ給湯機２並びに循環ポンプ１３を制御する構成とすることで、同様の効果を得ることができる。
【００９３】
図５に示すシステム１０ｂの場合、給水源５からの給水は貯湯タンク１にのみ供給される。一方、貯湯タンク１の出水口３２から、分岐点４３を介して、ヒートポンプ給湯機２と温水ボイラ３に低温水が供給される。ヒートポンプ給湯機２は供給される低温水を加熱し、入水口３３から貯湯タンク１に温水を供給する。このような構成の場合、貯湯タンク１内に設けられた温度センサ５２が示す温度と、外気温度センサ６２が示す外気温度に基づいて制御部６１が、ヒートポンプ給湯機２及び循環ポンプ１３を制御する。このとき、上記実施形態と同様、優先モードに応じてヒートポンプ給湯機２の運転の制御を行う。制御方法は上記実施形態と同様であるため、説明を割愛する。
【００９４】
また、図６に示すシステム１０ｃの場合、貯湯タンク１の他にクッションタンク７を備える構成である。そして、給水源５からの給水は、分岐点７２を介してクッションタンク７と貯湯タンク１に供給される。クッションタンク７に貯えられた温水は、出水口８２からヒートポンプ給湯機２に供給され、加熱された後入水口８３よりクッションタンク７内に再度供給される。そして、このクッションタンク７に貯えられた温水は、出水口８４から分岐点７１を介して貯湯タンク１に供給される。このような構成の場合、クッションタンク７内に設けられた温度センサ５２が示す温度と、外気温度センサ６２が示す外気温度に基づいて制御部６１が、ヒートポンプ給湯機２及び循環ポンプ１３を制御する。このとき、上記実施形態と同様、優先モードに応じてヒートポンプ給湯機２の運転の制御を行う。制御方法は上記実施形態と同様であるため、説明を割愛する。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明に係る給湯システムは、例えばヒートポンプ式の給湯システムに利用でき、ヒートポンプ式の給湯システムの高いエネルギー効率を維持して、瞬間的な高給湯負荷への給湯に自動的に対応可能で、システム内の給湯圧力を高めることのできる給湯システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明に係る給湯システムの概略構成図
【図２】十字継手の構造を拡大した模式図
【図３】状態指数算定データベースの一例を示す表
【図４】本発明に係る給湯システムの別の概略構成図
【図５】本発明に係る給湯システムのさらに別の概略構成図
【図６】本発明に係る給湯システムのさらに別の概略構成図
【図７】従来の給湯システムの概略構成図
【図８】第１循環回路及び第２循環回路の経路図
【符号の説明】
【００９７】
１： 貯湯タンク
２： ヒートポンプ給湯機
３： 温水ボイラ
４： 給湯負荷
５： 給水源
７： クッションタンク
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ： 本発明に係る給湯システム
１１、１２、１４、１６、１８、１９、２１、２２：弁
１３、２３、２４、２５： 循環ポンプ
１５、１７： 逆止弁
３１： 入出水口
３２、３４： 出水口
３３、３５： 入水口
４１、４２、４４： 三方継手
４３： 十字継手
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ： 開口部
５１、５２： 温度センサ
６１： 制御部
６２： 外気温度センサ
１００： 従来の給湯システム
Ｃ１、Ｃ２： 循環回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温水を貯湯すると共に当該貯湯された温水を給湯負荷に供給する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクから供給される温水を加熱した後、再び前記貯湯タンクに供給する第１熱源機と、
前記第１熱源機とは異なる原理で温水を加熱する構成であって、少なくとも供給される温水の入水温度及び設置箇所の外気温度に依存して運転効率が変化する第２熱源機と、
前記第２熱源機の発停制御を行う制御部と、を備えてなり、
前記第２熱源機は、供給された温水を加熱した後、前記貯湯タンクに供給する構成であり、
前記制御部は、
前記第２熱源機に供給される温水の入水温度に関する情報、並びに前記第２熱源機の設置された領域の外気温度に関する情報が与えられる構成であって、前記入水温度と前記外気温度に基づいて前記第２熱源機の運転状態を評価するための状態指数を算定するとともに、予め定められた目標指数と前記状態指数とを比較して、当該比較結果に応じて前記第２熱源機の運転制御を行うことを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
温水を貯湯すると共に当該貯湯された温水を給湯負荷に供給する貯湯タンクと、
温水を貯湯すると共に当該貯湯された温水を前記貯湯タンクに供給するクッションタンクと、
前記貯湯タンクから供給される温水を加熱した後、再び前記貯湯タンクに供給する第１熱源機と、
前記第１熱源機とは異なる原理で温水を加熱する構成であって、少なくとも供給される温水の入水温度及び設置箇所の外気温度に依存して運転効率が変化する第２熱源機と、
前記第２熱源機の発停制御を行う制御部と、を備えてなり、
前記第２熱源機は、供給された温水を加熱した後、前記クッションタンクに供給する構成であり、
前記制御部は、
前記第２熱源機に供給される温水の入水温度に関する情報、並びに前記第２熱源機の設置された領域の外気温度に関する情報が与えられる構成であって、前記入水温度と前記外気温度に基づいて前記第２熱源機の運転状態を評価するための状態指数を算定するとともに、予め定められた目標指数と前記状態指数とを比較して、当該比較結果に応じて前記第２熱源機の運転制御を行うことを特徴とする給湯システム。
【請求項３】
前記第２熱源機が運転中である場合において、
前記状態指数が前記目標指数を下回っている場合には、前記制御部が前記第２熱源機を停止する制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の給湯システム。
【請求項４】
前記制御部は、
前記入水温度が第１温度以下であって、且つ、前記状態指数が前記目標指数を上回っている場合には、前記第２熱源機を運転する制御を行い、
前記入水温度が前記第１温度より高い第２温度以上であるか、または、前記状態指数が前記目標指数を下回っているかの少なくともいずれか一方が該当した場合には、前記第２熱源機を停止する制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の給湯システム。
【請求項５】
前記制御部が、前記入水温度と前記外気温度の組み合わせに応じて前記状態指数が決定される状態指数算定データベースを内部に格納しており、前記入水温度及び前記外気温度に関する情報が与えられると、与えられた両情報の組み合わせに最も近い組み合わせに応じた前記状態指数を前記状態指数算定データベースから算定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項６】
前記制御部は、
複数の異なる運転モードから選択された一の運転モードを設定可能に構成され、設定された前記運転モードに応じて決定される前記目標指数と前記状態指数とを比較することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項７】
前記第１熱源機が、燃焼式の温水機であり、
前記第２熱源機が、ヒートポンプ回路の凝縮器からの凝縮熱と熱交換することで前記低温水を加熱して温水を生成するヒートポンプ式給湯機であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項８】
前記状態指数及び前記目標指数は、ヒートポンプ式給湯機の成績係数を示すＣＯＰ値で表されていることを特徴とする請求項７に記載の給湯システム。
【請求項９】
前記外気温度の測定が可能な外気温度センサを備え、
前記制御部が、前記外気温度センサから前記外気温度に関する情報が与えられることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項１０】
前記第２熱源機に温水を供給する管路内を通流する温水の温度、または、前記第２熱源機に供給する温水が貯えられたタンク内の温水の温度の測定が可能な入水温度センサを備え、
前記制御部が、前記入水温度センサから前記入水温度に関する情報が与えられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項１】
温水を貯湯すると共に当該貯湯された温水を給湯負荷に供給する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクから供給される温水を加熱した後、再び前記貯湯タンクに供給する第１熱源機と、
前記第１熱源機とは異なる原理で温水を加熱する構成であって、少なくとも供給される温水の入水温度及び設置箇所の外気温度に依存して運転効率が変化する第２熱源機と、
前記第２熱源機の発停制御を行う制御部と、を備えてなり、
前記第２熱源機は、供給された温水を加熱した後、前記貯湯タンクに供給する構成であり、
前記制御部は、
前記第２熱源機に供給される温水の入水温度に関する情報、並びに前記第２熱源機の設置された領域の外気温度に関する情報が与えられる構成であって、前記入水温度と前記外気温度に基づいて前記第２熱源機の運転状態を評価するための状態指数を算定するとともに、予め定められた目標指数と前記状態指数とを比較して、当該比較結果に応じて前記第２熱源機の運転制御を行うことを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
温水を貯湯すると共に当該貯湯された温水を給湯負荷に供給する貯湯タンクと、
温水を貯湯すると共に当該貯湯された温水を前記貯湯タンクに供給するクッションタンクと、
前記貯湯タンクから供給される温水を加熱した後、再び前記貯湯タンクに供給する第１熱源機と、
前記第１熱源機とは異なる原理で温水を加熱する構成であって、少なくとも供給される温水の入水温度及び設置箇所の外気温度に依存して運転効率が変化する第２熱源機と、
前記第２熱源機の発停制御を行う制御部と、を備えてなり、
前記第２熱源機は、供給された温水を加熱した後、前記クッションタンクに供給する構成であり、
前記制御部は、
前記第２熱源機に供給される温水の入水温度に関する情報、並びに前記第２熱源機の設置された領域の外気温度に関する情報が与えられる構成であって、前記入水温度と前記外気温度に基づいて前記第２熱源機の運転状態を評価するための状態指数を算定するとともに、予め定められた目標指数と前記状態指数とを比較して、当該比較結果に応じて前記第２熱源機の運転制御を行うことを特徴とする給湯システム。
【請求項３】
前記第２熱源機が運転中である場合において、
前記状態指数が前記目標指数を下回っている場合には、前記制御部が前記第２熱源機を停止する制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の給湯システム。
【請求項４】
前記制御部は、
前記入水温度が第１温度以下であって、且つ、前記状態指数が前記目標指数を上回っている場合には、前記第２熱源機を運転する制御を行い、
前記入水温度が前記第１温度より高い第２温度以上であるか、または、前記状態指数が前記目標指数を下回っているかの少なくともいずれか一方が該当した場合には、前記第２熱源機を停止する制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の給湯システム。
【請求項５】
前記制御部が、前記入水温度と前記外気温度の組み合わせに応じて前記状態指数が決定される状態指数算定データベースを内部に格納しており、前記入水温度及び前記外気温度に関する情報が与えられると、与えられた両情報の組み合わせに最も近い組み合わせに応じた前記状態指数を前記状態指数算定データベースから算定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項６】
前記制御部は、
複数の異なる運転モードから選択された一の運転モードを設定可能に構成され、設定された前記運転モードに応じて決定される前記目標指数と前記状態指数とを比較することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項７】
前記第１熱源機が、燃焼式の温水機であり、
前記第２熱源機が、ヒートポンプ回路の凝縮器からの凝縮熱と熱交換することで前記低温水を加熱して温水を生成するヒートポンプ式給湯機であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項８】
前記状態指数及び前記目標指数は、ヒートポンプ式給湯機の成績係数を示すＣＯＰ値で表されていることを特徴とする請求項７に記載の給湯システム。
【請求項９】
前記外気温度の測定が可能な外気温度センサを備え、
前記制御部が、前記外気温度センサから前記外気温度に関する情報が与えられることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項１０】
前記第２熱源機に温水を供給する管路内を通流する温水の温度、または、前記第２熱源機に供給する温水が貯えられたタンク内の温水の温度の測定が可能な入水温度センサを備え、
前記制御部が、前記入水温度センサから前記入水温度に関する情報が与えられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の給湯システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１１７０８３（Ｐ２０１０−１１７０８３Ａ）
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９０７９７（Ｐ２００８−２９０７９７）
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【出願人】（５０５２２９４７２）株式会社日本サーモエナー (24)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【出願人】（５０５２２９４７２）株式会社日本サーモエナー (24)
【Ｆターム（参考）】
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