特許 6183840 給湯システムおよびその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6183840

(24)【登録日】2017年8月4日

(45)【発行日】2017年8月23日

(54)【発明の名称】給湯システムおよびその制御方法

(51)【国際特許分類】

   F24H 1/18 20060101AFI20170814BHJP

   F24H 4/02 20060101ALI20170814BHJP

【ＦＩ】

   F24H1/18 302N

   F24H4/02 N

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-188216(P2013-188216)

(22)【出願日】2013年9月11日

(65)【公開番号】特開2015-55389(P2015-55389A)

(43)【公開日】2015年3月23日

【審査請求日】2016年8月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】516299338

【氏名又は名称】三菱重工サーマルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】寺岡 正広

(72)【発明者】

【氏名】前野 政司

【審査官】 柳本 幸雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−３２７７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１４７８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２０３６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２７１１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８７８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５０４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−９７８１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｈ １／１８

Ｆ２４Ｈ ４／０２

Ｆ２４Ｈ ９／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

低温水を加熱して高温水を製造する熱源機と、
その熱源機に低温水配管および高温水配管を介して接続され、当該熱源機で製造された高温水をその上部側から温度成層を形成して順次貯湯する少なくとも１以上の貯湯タンクと、を備え、
前記貯湯タンク内に設定温度の温水を貯湯完了後、その温度を維持可能に構成されている給湯システムにおいて、
前記貯湯タンクの上下方向に沿って複数個の温度センサを設け、その最下位に設けられている温度センサを設定温度の温水が１００％貯湯されたことを検知する第１温度センサとなし、該第１温度センサの検出値に基づいて沸き上げ運転時および沸き増し運転時に前記熱源機の運転停止を制御するとともに、
前記沸き増し運転時、前記第１温度センサによる検出値が設定温度に到達した際、その上方に設けられている第２温度センサの検出値（ΔＴ´）と、該第２温度センサが沸き上げ運転時に検出した検出値（ΔＴ）との温度差（ΔＴ−ΔＴ´）により前記第１温度センサの設定温度を補正し、その補正値を目標温度として前記熱源機の運転停止を制御する制御部を備えていることを特徴とする給湯システム。

【請求項2】

前記補正値は、下記（１）式により算出されることを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
設定温度＋（ΔＴ−ΔＴ´）／α（ただし、αは、任意の係数）・・・（１）

【請求項3】

前記補正値を算出する前記（１）式において、係数αが２とされていることを特徴とする請求項２に記載の給湯システム。

【請求項4】

低温水を加熱して高温水を製造する熱源機と、
その熱源機に低温水配管および高温水配管を介して接続され、当該熱源機で製造された高温水をその上部側から温度成層を形成して順次貯湯する少なくとも１以上の貯湯タンクと、を備え、
前記貯湯タンク内に設定温度の温水を貯湯完了後、その温度を維持可能に構成されている給湯システムの制御方法において、
前記貯湯タンクの上下方向に沿って複数個の温度センサを設け、その最下位に設けられている温度センサを設定温度の温水が１００％貯湯されたことを検知する第１温度センサとなし、該第１温度センサの検出値に基づいて沸き上げ運転時および沸き増し運転時に前記熱源機の運転停止を制御するとともに、
前記沸き増し運転時、前記第１温度センサによる検出値が設定温度に到達した際、その上方に設けられている第２温度センサの検出値（ΔＴ´）と、該第２温度センサが沸き上げ運転時に検出した検出値（ΔＴ）との温度差（ΔＴ−ΔＴ´）により前記第１温度センサの設定温度を補正し、その補正値を目標温度として前記熱源機の運転停止を制御することを特徴とする給湯システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱源機と、その熱源機により製造された高温水をその上部側から温度成層を形成して順次貯湯する少なくとも１以上の貯湯タンクとを備えている給湯システムおよびその制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

上記の如く、熱源機に対して低温水配管および高温水配管を介して接続され、該熱源機で製造された高温水をその上部側から温度成層を形成して順次貯湯する少なくとも１以上の貯湯タンクを備えた給湯システムにおいては、貯湯タンクの上下方向に複数個の温度センサを設け、その最下位に設けられている温度センサを設定温度の温水が１００％貯湯されたことを検知する第１温度センサとし、この第１温度センサの検出値に基づいて、沸き上げ運転時および沸き増し運転時に設定温度の温水が１００％貯湯されていると判断することにより、熱源機の運転を制御するようにしている。

【0003】

例えば、特許文献１には、貯湯タンクの上下方向に複数個の温度センサを設置し、各々の温度センサの検出値が設定温度以下の場合に、熱源機を起動するとともに、各々の温度センサの検出値が設定温度を超えている場合に、熱源機を停止するようにしている温水供給システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２−３４９９６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の如く、熱源機で製造した高温水を貯湯タンクの上部側から温度成層を形成するように順次貯湯するタイプの給湯システムでは、一般に、貯湯タンクの最下位位置に設けられている温度センサの検出値が設定温度以上になったとき、１００％貯湯完了と判定するようにしている。かかるタイプの給湯システムにおいて、欧州規格では、１００％貯湯完了後の放置状態で、保温運転（沸き増し運転）により４８時間設定温度をキープしなければならないことが規定されている。

【0006】

通常、１００％貯湯が完了した後、そのまま放置すると、自然放熱や熱移動により高温部と低温部との間の温度差が、高温部側で低下し、低温部側で上昇することにより小さくなり、温度成層幅が拡大する。この状態で保温のための沸き増し運転を行い、１００％貯湯完了を検知する温度センサにより沸き増し運転の完了を判定するようにすると、貯湯タンク上部の温水温度が沸き上げ初期の温度よりも低くなり、次第に貯熱量が低下してしまう結果、出湯時において、初期に設定した高温の温水を出湯することができなくなる。

【0007】

一方、高温水の温度低下を避けるために、いたずらに沸き増し運転を行うと、低温部の温度上昇による影響もあって、熱源機の効率が低下し、そのＣＯＰ（成績係数）が低下してしまう等の課題があった。つまり、ここでの高温水の温度維持と、熱源機のＣＯＰ維持とは、互いに相反する関係を有することになる。

【0008】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、保温運転下にあっても一定の貯熱量を確保し、初期の設定温度に近いより高温の温水を出湯することができる給湯システムおよびその制御方法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】

【0009】

上記した課題を解決するために、本発明の給湯システムおよびその制御方法は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる給湯システムは、低温水を加熱して高温水を製造する熱源機と、その熱源機に低温水配管および高温水配管を介して接続され、当該熱源機で製造された高温水をその上部側から温度成層を形成して順次貯湯する少なくとも１以上の貯湯タンクと、を備え、前記貯湯タンク内に設定温度の温水を貯湯完了後、その温度を維持可能に構成されている給湯システムにおいて、前記貯湯タンクの上下方向に沿って複数個の温度センサを設け、その最下位に設けられている温度センサを設定温度の温水が１００％貯湯されたことを検知する第１温度センサとなし、該第１温度センサの検出値に基づいて沸き上げ運転時および沸き増し運転時に前記熱源機の運転停止を制御するとともに、前記沸き増し運転時、前記第１温度センサによる検出値が設定温度に到達した際、その上方に設けられている第２温度センサの検出値（ΔＴ´）と、該第２温度センサが沸き上げ運転時に検出した検出値（ΔＴ）との温度差（ΔＴ−ΔＴ´）により前記第１温度センサの設定温度を補正し、その補正値を目標温度として前記熱源機の運転停止を制御する制御部を備えていることを特徴とする。

【0010】

本発明によれば、貯湯タンクの上下方向に沿って複数個の温度センサを設け、その最下位に設けられている温度センサを、設定温度の温水が１００％貯湯されたことを検知する第１温度センサとなし、該第１温度センサの検出値に基づいて沸き上げ運転時および沸き増し運転時に熱源機の運転停止を制御するとともに、沸き増し運転時、第１温度センサによる検出値が設定温度に到達した際、その上方に設けられている第２温度センサの検出値（ΔＴ´）と、該第２温度センサが沸き上げ運転時に検出した検出値（ΔＴ）との温度差（ΔＴ−ΔＴ´）により第１温度センサの設定温度を補正し、その補正値を目標温度として熱源機の運転停止を制御する制御部を備えているため、沸き上げ運転時および沸き増し運転時、第１温度センサの検出値に基づいて熱源機の運転停止を制御し、１００％貯湯およびその後の温度維持（保温）を行うが、１００％貯湯完了後の放置状態では、自然放熱や熱移動により高温部と低温部との温度差が小さくなって温度成層幅が大きくなることから、この状態下で保温のための沸き増し運転を行い、１００％貯湯を検知する第１温度センサの検出値によって沸き増しの完了を判定した場合、貯湯タンク上部の温水温度が沸き上げ初期の温度よりも低くなり、次第に貯熱量が低下してしまう。そこで、沸き増し運転時、第１温度センサが設定温度に到達した際、その上方に設けられた第２温度センサの検出値（ΔＴ´）と、その第２温度センサが沸き上げ運転時に検出した検出値（ΔＴ）との温度差（ΔＴ−ΔＴ´）により第１温度センサの設定温度を補正し、その補正値を目標温度として熱源機を運転停止することにより、貯湯タンク上部での温水温度の低下幅を縮小することができる。これによって、１００％貯湯完了後の放置時における貯熱量の低下を抑制し、出湯時において、設定温度に近いより高温の温水を出湯することができるようになる。

【0011】

さらに、本発明の給湯システムは、上記の給湯システムにおいて、前記補正値は、下記（１）式により算出されることを特徴とする。
設定温度＋（ΔＴ−ΔＴ´）／α（ただし、αは、任意の係数）・・・（１）

【0012】

本発明によれば、補正値が、「設定温度＋（ΔＴ−ΔＴ´）／α（ただは、αは、任意の係数）」により算出されるため、沸き増し運転時、貯湯タンク上部の温水温度を、沸き上げ運転時に検出した初期の検出値（ΔＴ）と沸き増し運転時に検出した検出値（ΔＴ´）との間の温度に沸き増しすることができる。これによって、保温時における貯湯タンク上部の温水温度の低下幅を極力縮小し、より高温の温水を出湯することができるとともに、沸き増しし過ぎによる熱源機のＣＯＰ（成績係数）低下を抑制することができる。

【0013】

さらに、本発明の給湯システムは、上記の給湯システムにおいて、前記補正値を算出する前記（１）式において、係数αが２とされていることを特徴とする。

【0014】

本発明によれば、補正値を算出する（１）式において、係数αが２とされているため、沸き増し運転時に、貯湯タンク上部の温水温度を、沸き上げ運転時に検出した初期の検出値（ΔＴ）と沸き増し運転時に検出した検出値（ΔＴ´）との間のちょうど中間の温度に制御し、維持することができる。従って、互いに相反する関係にある温水温度の維持と熱源機のＣＯＰ維持との関係を双方のバランスを取って、各々の低下を程々に抑えた制御を行うことができる。

【0015】

さらに、本発明にかかる給湯システムの制御方法は、低温水を加熱して高温水を製造する熱源機と、その熱源機に低温水配管および高温水配管を介して接続され、当該熱源機で製造された高温水をその上部側から温度成層を形成して順次貯湯する少なくとも１以上の貯湯タンクと、を備え、前記貯湯タンク内に設定温度の温水を貯湯完了後、その温度を維持可能に構成されている給湯システムの制御方法において、前記貯湯タンクの上下方向に沿って複数個の温度センサを設け、その最下位に設けられている温度センサを設定温度の温水が１００％貯湯されたことを検知する第１温度センサとなし、該第１温度センサの検出値に基づいて沸き上げ運転時および沸き増し運転時に前記熱源機の運転停止を制御するとともに、前記沸き増し運転時、前記第１温度センサによる検出値が設定温度に到達した際、その上方に設けられている第２温度センサの検出値（ΔＴ´）と、該第２温度センサが沸き上げ運転時に検出した検出値（ΔＴ）との温度差（ΔＴ−ΔＴ´）により前記第１温度センサの設定温度を補正し、その補正値を目標温度として前記熱源機の運転停止を制御することを特徴とする。

【0016】

本発明によれば、沸き上げ運転時および沸き増し運転時、第１温度センサの検出値に基づいて熱源機の運転停止を制御し、１００％貯湯およびその後の温度維持（保温）を行うが、１００％貯湯完了後の放置状態では、自然放熱や熱移動により高温部と低温部との温度差が小さくなって温度成層幅が大きくなることから、この状態下で保温のための沸き増し運転を行い、１００％貯湯を検知する第１温度センサの検出値によって沸き増しの完了を判定した場合、貯湯タンク上部の温水温度が沸き上げ初期の温度よりも低くなり、次第に貯熱量が低下してしまう。そこで、沸き増し運転時、第１温度センサが設定温度に到達した際、その上方に設けられた第２温度センサの検出値（ΔＴ´）と、その第２温度センサが沸き上げ運転時に検出した検出値（ΔＴ）との温度差（ΔＴ−ΔＴ´）により第１温度センサの設定温度を補正し、その補正値を目標温度として熱源機を運転停止することにより、貯湯タンク上部での温水温度の低下幅を縮小することができる。従って、１００％貯湯完了後の放置時における貯熱量の低下を抑制し、出湯時において、設定温度に近いより高温の温水を出湯することができるようになる。

【発明の効果】

【0017】

本発明の給湯システムおよびその制御方法によると、保温状態下、保温のための沸き増し運転を行い、１００％貯湯を検知する第１温度センサの検出値によって沸き増しの完了を判定した場合、貯湯タンク上部の温水温度が沸き上げ初期の温度よりも低くなり、次第に貯熱量が低下してしまうが、この沸き増し運転時、第１温度センサが設定温度に到達した際、その上方に設けられた第２温度センサの検出値（ΔＴ´）と、その第２温度センサが沸き上げ運転時に検出した検出値（ΔＴ）との温度差（ΔＴ−ΔＴ´）により第１温度センサの設定温度を補正し、その補正値を目標温度として熱源機を運転停止することにより、貯湯タンク上部での温水温度の低下幅を縮小することができるため、１００％貯湯完了後の放置時における貯熱量の低下を抑制し、出湯時において、設定温度に近いより高温の温水を出湯することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態に係る給湯システムのシステム構成図である。

【図2】上記給湯システムによる沸き上げ運転時および沸き増し運転時の貯湯タンク内の温水温度の変動状態を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、本発明の一実施形態について、図１および図２を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る給湯システムのシステム構成図が示されている。
本実施形態の給湯システム１において、熱源機２としてＣＯ２冷媒を使用した超臨界サイクルのヒートポンプを用いたものが例示されている。熱源機２は、本実施形態のヒートポンプに限定されるものではなく、ボイラ、燃料電池等、他の構成機器としてもよいことはもちろんである。

【0020】

ヒートポンプ式熱源機（熱源機）２は、冷媒を圧縮する圧縮機３と、ガスクーラとして機能し、冷媒と水とを熱交換させる水／冷媒熱交換器（ガスクーラ）４と、冷媒を減圧する電子膨張弁等からなる減圧手段５と、ファン６により通風される外気との熱交換により冷媒を蒸発させる蒸発器７とが順次冷媒配管８を介して接続された閉サイクルの冷媒循環回路９を備えている。ここでのヒートポンプ式熱源機２は、作動媒体としてＣＯ２冷媒を充填した超臨界サイクルのヒートポンプとされているが、それ自体は、公知のものであってよい。

【0021】

また、水／冷媒熱交換器（ガスクーラ）４は、その冷媒流路４Ａ側を流れる高温高圧の冷媒ガスと、水流路４Ｂ側を流れる水とを熱交換させて高温水を生成するものであり、冷媒流路４Ａ側を流通する冷媒ガスと、水流路４Ｂ側を流通する水とが対向流により熱交換される構成とされている。

【0022】

一方、給湯ユニット１０は、ヒートポンプ式熱源機２により製造された温水を貯える所要容量の貯湯タンク１１と、この貯湯タンク１１を介してヒートポンプ式熱源機２の水／冷媒熱交換器４の水流路４Ｂ側に水を循環とする水回路１２とを備えている。この貯湯タンク１１は、その底部から低温水を抜いて熱源機２に供給し、ヒートポンプ式熱源機２により製造された高温水をタンク上部から順次供給することにより、温度成層を形成するように貯湯する構成とされているものである。

【0023】

なお、貯湯タンク１１は、比較的小型の小容量の複数のタンクを接続管により互いに直列に接続した構成としてもよく、この場合、熱源機２からの高温水配管が接続される貯湯タンクを最上流のタンクとし、その貯湯タンクの上部に負荷側への出湯配管を接続するとともに、該貯湯タンクの底部と下流側の貯湯タンクの上部を接続管で接続して順次複数の貯湯タンクを直列に接続し、最下流の貯湯タンクの底部に熱源機２への低温水配管と給水配管とを接続した構成とされる。かかる貯湯タンク１１は、公知のものであってよい。

【0024】

また、水回路１２は、貯湯タンク１１の底部からの低温水を水／冷媒熱交換器４の水流路４Ｂに供給する低温水配管１３と、低温水配管１３中に設けられた水ポンプ１４と、水／冷媒熱交換器４で生成された高温水を貯湯タンク１１の上部に供給する高温水配管１５と、貯湯タンク１１に水を供給するための給水配管１６と、貯湯タンク１１に貯湯されている高温水を負荷側に出湯する出湯配管１７と、給水配管１６と出湯配管１７との間に設けられたバスパス配管１８と、バイパス配管１８からの水と貯湯タンク１１からの高温水とを混合して所定温度の温水となし、負荷側に供給する感温式ミキシング弁１９と、水回路１２内に混入した空気を外部に排出するエアベント２０等から構成されている。

【0025】

また、貯湯タンク１１には、その上下方向に沿って複数個の温度センサ２１Ａ，２１Ｂおよび２１Ｎが設けられている。この複数個の温度センサ２１Ａ，２１Ｂおよび２１Ｎのうち、温度センサ２１Ａは、１００％貯湯位置に設けられた第１温度センサ、温度センサ２１Ｂは、例えば６０％貯湯位置に設けられた第２温度センサ、温度センサ２１Ｎは、例えば２０％貯湯位置に設けられた第３温度センサとされており、各温度センサ２１Ａ，２１Ｂおよび２１Ｎの検出値は制御部２２に入力されるようになっている。なお、この温度センサは、３個である必要はなく、２個以上Ｎ個の温度センサを適宜の間隔で設けた構成とすることができる。

【0026】

制御部２２は、給湯システム１の運転時、低温水配管１３および高温水配管１５に設置されている温度センサ２３，２４の検出値に基づいて、ヒートポンプ式熱源機２の圧縮機３および水ポンプ１４の回転数を制御して温水製造能力を制御し、設定温度の高温水を製造するとともに、温度センサ２１Ａ，２１Ｂおよび２１Ｎの検出値に基づいて、給湯システム１の運転時、ヒートポンプ式熱源機２および水ポンプ１４の運転停止を制御し、いわゆる沸き上げ運転および沸き増し運転を行うものである。

【0027】

かかる給湯システム１は、一般に安価な深夜電力を利用し、夜間に沸き上げ運転を行うことにより、貯湯タンク１１内に設定温度の高温水を１００％貯湯位置まで貯湯し、その高温水を消費期間中に出湯配管１７を介して負荷側に出湯することにより消費するように使用されるが、沸き上げ運転完了後に放置されることにより、自然放熱や熱移動により貯湯タンク１１内の高温水の温度が低下したり、あるいは高温水の消費により不足状態となったりした場合、必要に応じて沸き増し運転を行うようにしている。

【0028】

欧州規格（ＥＮ１６１４７）においては、１００％貯湯完了後の放置時、保温運転（沸き増し運転）を行うことにより、４８時間設定温度をキープしなければならないことが規定されている。この規定は、制御部２２を介して１００％貯湯位置に設けた第１温度センサ２１Ａの検出値に基づいて、設定温度でヒートポンプ式熱源機２および水ポンプ１４を運転し、設定温度でその運転を停止することにより、第１温度センサ２１Ａの設置位置で設定温度をキープできるため、容易に満たすことができる。

【0029】

しかし、自然放熱や熱移動等によって高温部と低温部との温度差が、高温部側で温度が低下し、低温部側で温度が上昇することにより小さくなるとともに、温度成層幅が拡大する状況下で、上記の如く保温運転（沸き増し運転）を行い、第１温度センサ２１Ａの検出値のみにより沸き増し完了を判定するようにした場合、図２に示されるように、貯湯タンク１１の上部において、沸き上げ完了後の初期に、実線Ａで示す如く設定温度であった温水温度が、破線Ｂで示すように次第に温度低下し、貯熱量が低下してしまう結果、出湯時において設定温度の高温水を出湯できなくなる。

【0030】

そこで、本実施形態においては、制御部２２に対して補正手段２５を設け、上記の保温運転（沸き増し運転）時、１００％貯湯位置に設けられている第１温度センサ２１Ａの設定温度を補正し、その補正値を新たな目標温度としてヒートポンプ式熱源機２および水ポンプ１４の運転停止を制御するようにしている。補正手段２５は、第１温度センサ２１Ａよりも上方に設けられている適宜の温度センサ（本実施形態の場合、温度センサ２１Ｂまたは２１Ｎのいずれかとなるが、更に多数の温度センサが設けられたものであれば、そのいずれかであればよい。ここでは、第２温度センサ２１Ｂを用いた場合の例について説明する。）の検出値を用いて第１温度センサ２１Ａの設定温度を補正するものである。

【0031】

具体的には、図２に示されるように、第１温度センサ２１Ａの上方に設けられている第２温度センサ２１Ｂが沸き上げ運転時に検出した検出値（ΔＴ）と、保温運転（沸き増し運転）時に第１温度センサ２１Ａによる検出値が設定温度に到達した際、その上方に設けられている第２温度センサ２１Ｂの検出値（ΔＴ´）との温度差（ΔＴ−ΔＴ´）に基づいて、第１温度センサ２１Ａの設定温度を補正し、その補正値を新たな目標温度として制御部２２によりヒートポンプ式熱源機２および水ポンプ１４の運転停止を制御する構成とされている。

【0032】

補正値は、以下の（１）式によって算出されるようになっている。
補正値＝設定温度＋（ΔＴ−ΔＴ´）／α ただし、αは、任意の係数・・・（１）
なお、上記（１）式において、係数αを２とすることが望ましい。これは、貯湯タンク１１上部の温水温度を、図２中に示す２点鎖線Ｃの如く、沸き上げ運転時に検出した初期の検出値（ΔＴ）と、沸き増し運転時に検出した検出値（ΔＴ´）との間の中間温度に制御し、維持することによって、互いに相反する関係にある貯湯タンク１１上部の温水温度を設定温度に近い温度に維持することと、沸き増し運転によるヒートポンプ式熱源機２のＣＯＰ（成績係数）を高ＣＯＰに維持することとのバランスを取って、各々の低下を程々に抑制した制御を行うためである。

【0033】

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
上記の給湯システム１およびその制御方法において、ヒートポンプ式熱源機２および水ポンプ１４を運転し、水／冷媒熱交換器（ガスクーラ）４の冷媒流路４Ａ側に高温高圧の冷媒ガスを流通させるとともに、水流路４Ｂ側に貯湯タンク１１からの低温水を流通させて互いに熱交換させ、高温高圧の冷媒ガスで低温水を加熱することにより、高温水を生成することができる。この高温水を貯湯タンク１１の上部に供給し、温度成層を形成して順次貯湯することにより、所要量の高温水を貯湯することができる。

【0034】

高温水の貯湯量は、貯湯タンク１１の上下方向に沿って設けられている複数個の温度センサ２１Ｎ，２１Ｂ，２１Ａが、順次設定温度（例えば、９０℃）の温度を検知したことを以って、当該温度センサの設置位置まで設定温度（９０℃）の温水が貯湯された判断することができ、１００％貯湯位置に設けられている第１温度センサ２１Ａが設定温度を検知することにより、沸き上げ完了と判断し、ヒートポンプ式熱源機２および水ポンプ１４の運転を停止するようにしている。

【0035】

沸き上げ完了後は、保温状態となり、自然放熱やタンク上部から下部への熱移動により温水温度が設定温度まで低下すると、保温運転（沸き増し運転）が行われる。この際、制御部２２は、補正手段２５により上記（１）式（設定温度＋（ΔＴ−ΔＴ´）／α）に基づいて、第１温度センサ２１Ａの設定温度を補正し、その補正値を新たな目標温度としてヒートポンプ式熱源機２および水ポンプ１４の運転停止を制御するようにしている。これによって、第１温度センサ２１Ａの検出値（設定温度）のみで沸き増し完了を判断していた場合に対し、貯湯タンク１１上部での温水温度の低下を破線Ｂの状態から２点鎖線Ｃの状態に改善することができる。

【0036】

斯くして、本実施形態によると、１００％貯湯完了後における保温のための沸き増し運転時、第１温度センサ２１Ａが設定温度に到達した際、その上方に設けられた第２温度センサ２１Ｂの検出値（ΔＴ´）と、その第２温度センサ２１Ｂが沸き上げ運転時に検出した検出値（ΔＴ）との温度差（ΔＴ−ΔＴ´）により第１温度センサ２１Ａの設定温度を補正し、その補正値を目標温度としてヒートポンプ式熱源機２および水ポンプ１４の運転を制御するようにしている。

【0037】

これによって、図２の示すように、貯湯タンク１１上部の温水温度の低下幅を、「ΔＴ−ΔＴ´」からその間の温度まで縮小することができる結果、１００％貯湯完了後の放置時における貯熱量の低下を抑制し、出湯時において、設定温度に近いより高温の温水を出湯することができるようになる。

【0038】

つまり、上記補正値を補正手段２５により上記（１）式（設定温度＋（ΔＴ−ΔＴ´）／α（ただは、αは、任意の係数））で求めるようにしているため、沸き増し運転時、貯湯タンク１１上部の温水温度を、沸き上げ運転時に検出した初期の検出値（ΔＴ）と沸き増し運転時に検出した検出値（ΔＴ´）との間の温度まで沸き増しすることができる。このため、保温時における貯湯タンク１１上部の温水温度の低下幅を極力縮小し、より高温の温水を出湯することができるとともに、沸き増しし過ぎによるヒートポンプ式熱源機２のＣＯＰ（成績係数）低下を抑制することができる。

【0039】

また、上記補正値を算出する（１）式において、係数αを２としている。このため、沸き増し運転時に、貯湯タンク１１上部の温水温度を、沸き上げ運転時に検出した初期の検出値（ΔＴ）と沸き増し運転時に検出した検出値（ΔＴ´）との間のちょうど中間の温度に制御し、維持することができる。これによって、互いに相反する関係にある温水温度の維持とヒートポンプ式熱源機２のＣＯＰ維持との関係を双方のバランスを取って、各々の低下を程々に抑えた制御を行うことができる。

【0040】

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態において、ヒートポンプ式熱源機２を２段圧縮方式のヒートポンプ機とし、高能力化を図るとともに、給湯ユニット１０を即時給湯方式のユニットとしてもよい。

【符号の説明】

【0041】

１ 給湯システム
２ ヒートポンプ式熱源機（熱源機）
５ 水／冷媒熱交換器（ガスクーラ）
１０ 給湯ユニット
１１ 貯湯タンク
１２ 水回路
１３ 低温水配管
１４ 水ポンプ
１５ 高温水配管
２１Ａ 温度センサ（第１温度センサ）
２１Ｂ 温度センサ（第２温度センサ）
２１Ｎ 温度センサ
２２ 制御部
２５ 補正手段

【図1】

【図2】