JPH02166351A - ヒートポンプ式冷暖房給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はヒートポンプ式冷暖房給湯装置に関するもの
であり、特に、冷暖房給湯機を複数並列に連結して構成
したヒートポンプ式冷暖房給湯装置に関するものである
。

［従来の技術］ 第３図は特開昭５９−１８０２２７号公報に示されてい
る従来のヒートポンプ式冷暖房給湯装置を示す全体構成
図である。

図において、（１）は湯を貯溜する貯湯タンク、（１１
）はこのヒートポンプ式冷暖房給湯装置の室外ユニット
である室外機、（１２）は温水交換ユニット、（１３）
は室内ユニットである室内機である。（１１ａ）は冷媒
を圧縮する圧縮機、（１１ｂ）及び（１１Ｃ）は給湯運
転成いは冷暖房運転等の運転に応じて冷媒の循環経路を
切換える四方弁、（１１ｄ）は冷媒と外気との間で熱交
換を行なう室外熱交換器、（１１ｅ）から（１１Ｑ）は
冷媒配管途中に介設され各運転状態に応じて適宜開閉動
作を行なう電磁弁、（ｌｌｈ）は室外熱交換器（１１ｄ
）での熱交換を促進させる室外ファンである。前記の圧
縮機（１１ａ）から室外ファン（ｌｌｈ）が冷媒配管に
より連結されて室外機（１１）を構成している。（１２
ａ）は冷媒と温水との間で熱交換を行なう温水熱交換器
、（１２ｂ）は温水循環用のポンプである。この温水熱
交換器（１２ａ）とポンプ（１２ｂ）とで温水交換ユニ
ット（１２）を構成している。（１３ａ）は冷媒と室内
空気との間で熱交換を行なう室内熱交換器、（１３ｂ）
は温風または冷風を室内に吹出し循環させる室内ファン
である。この室内熱交換器（１３ａ）と室内機（１３）
とで室内機（１３）を構成している。

従来のヒートポンプ式冷暖房給湯装置は上記のように構
成されており、給湯運転と冷暖房運転との両運転を適宜
行なうことができる。このヒートポンプ式冷暖房給湯装
置による各運転動作について以下に説明する。

夏期冷房運転の場合は、温水熱交換器（１２ａ）を凝縮
器として、そして、室内熱交換器（１３ａ）を蒸発器と
して機能させるような冷媒の循環サイクルを形成する。

このサイクルは四方弁（１１ｂ）、　　（ｌｌｃ）及び
電磁弁（１１０）を動作させて形成する。この運転状態
のときにはポンプ（１２ｂ）及び室内ファン（１３ｂ）
も同時に運転される。したがって、室内では冷風による
冷房が行なわれ、同時に、貯湯タンク（１）には冷媒の
凝縮時の廃熱を利用して加熱された湯が貯溜される。

一方、冬期暖房運転の場合は、外気温度が低く暖房の立
上りが悪いとき等に、温水熱交換器（１２ａ）を蒸発器
として機能させるような冷媒の循環サイクルを形成する
。このサイクルは四方弁（ｌｌｂ）、（ｌｌｃ）及び電
磁弁（１１ｅ）を動作させて形成する。そして、貯湯タ
ンク（１）の湯温を利用して暖房の立上り運転を行なう
。

上記のヒートポンプ式冷暖房給湯装置は貯湯タンク（１
）、室外機（１１）、温水交換ユニット（１２）、及び
室内機（１３）を各々１個づつ有する単一の冷暖房給湯
機として構成されている。

そして、冷暖房運転だけでなく給湯運転も行なうことが
できる。なお、暖房と給湯の同時運転可能なヒートポン
プ式冷暖房給湯装置は上記以外にも特願昭６３−１５５
３６８号に示されている。

しかし、冷暖房運転を伴わない給湯運転のみを目的とし
た装置もある。第４図は特開昭５９−２１９３９号公報
に示された従来の給湯装置を示す全体構成図である。

図において、（１）は貯湯タンク、（２）は各貯湯タン
ク（１）間を連結する連結配管、（１７）は各貯湯タン
ク（１）に水を供給する給水配管、（１９）は給水配管
（１７）と各貯湯タンク（１）との間に介設した電磁弁
、（２０）は水を加熱する加熱バーナ、（２１）は貯湯
タンク（１）内の湯の温度状態に応じて電磁弁（１９）
の開閉動作を制御する温度開閉器である。（ＩＡ）、（
ＩＢ）及び（ＩＣ）は各々温水ボイラであり、これらの
温水ボイラ（ＩＡ）、（ＩＢ）、（ＩＣ）が複数並列に
連結されて全体で一つの給湯装置を構成している。

上記のように構成された従来の給湯装置では、各電磁弁
（１９）の開閉動作を適宜制御することにより湯の安定
供給を行なう。この動作について以下に説明する。

並列に接続された各温水ボイラ（ＩＡ）、（ＩＢ）、　
　（ＩＣ）の内の１つの貯湯タンク（１）内の湯量が減
少し、当該貯湯タンク（１）の温度が低下すると、当該
貯湯タンク（１）に配設されている温度開閉器（２１）
が作動して電磁弁（１９）を閉成状態にする。そして、
給水配管（１７）から当該貯湯タンク（１）への水の流
入を停止し、貯湯タンク（１）からの湯の流出も停止す
る。その後、貯湯タンク（１）内の湯が充分加熱される
ことにより、電磁弁（１９）は再び開成状態となる。な
お、上記の貯湯タンク（１）から湯の流出が停止してい
る間は、他の貯湯タンク（１）から湯が供給される。

このように、従来の給湯装置は第３図で示したように貯
湯タンク（１）等の各構成要素を一組のみ有する単一の
機構からなるヒートポンプ式冷暖房給湯装置も、或いは
、第４図で示したように単一の機構を複数連結して貯湯
タンク（１）等を複数有するヒートポンプ式冷暖房給湯
装置もある。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来のヒートポンプ式冷暖房給湯装置では
、第３図に示したように貯湯タンク（１）、室外機（１
１）、温水交換ユニット（１２）、及び室内機（１３）
を各々１個づつ有する単一の冷暖房給湯機として構成さ
れていた。

しかし、この種のヒートポンプ式冷暖房給湯装置のよう
に単一の冷暖房給湯機として使用する場合には、貯湯タ
ンク（１）の容量が３００　［１］程度必要であった。

したがって、貯湯タンク（１）の設置スペースが大きく
なり、特に、小規模ホテル等に設置する場合には都合が
悪かった。

さらに、連続給湯等により大量の湯を使用し、貯湯タン
ク（１）内の湯を使い果した場合には、再び湯が沸くま
で待つ必要があり、その間給湯ができなかった。

しかも、冬期は暖房運転能力が低下するため、給湯と暖
房を同時運転する場合に、昼間は給湯運転を優先し、夜
間は暖房運転を優先させる等の制御を行なう必要があっ
た。

また、第４図に示したような単一の冷暖房給湯機を複数
連結して複数の貯湯タンク（１）を有する給湯装置にお
いては、当該給湯装置全体で給湯運転が行なわれるため
に、小規模ホテル等に設置した場合に、各部屋毎で独立
して給湯運転をすることができなかった。このため、各
部屋の貯湯タンク（１）の残湯の量が全て規定値以下に
なると、−室で至急に給湯したい場合にも給湯ができな
いという事態が起こっていた。

そこで、この発明はタンク容量を小さくでき、連続給湯
運転にも対応でき、冬期等の暖房運転を伴う場合にも効
率のよい給湯運転ができ、しかも、小規模ホテル等に設
置した場合にも、各部屋毎で独立して給湯運転をするこ
とが可能なヒートポンプ式冷暖房給湯装置の提供を課題
とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明にがかるヒートポンプ式冷暖房給湯装置は、貯
湯タンク（１）、室外機（１１）、温水交換ユニット（
１２）、及び室内機（１３）を各々有する複数の冷暖房
給湯機（Ａ）、　　（Ｂ）。

（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）と、前記複数の冷暖房給湯機（
Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）の各貯湯タンク
（１）の湯出口配管（４）を第１の電磁弁（５）及び第
２の電磁弁（６）を介して各々並列に連結する連結配管
（２）と、前記第１の電磁弁（５）を介して湯出口配管
（４）に接続されるとともに、前記第２の電磁弁（６）
を介して連結配管（２）に接続される給湯配管（３）と
、前記各貯湯タンク（１）内の湯の状態に応じて第１の
電磁弁（５）及び第２の電磁弁（６）の開閉動作を制御
し、前記複数の冷暖房給湯機（Ａ）。

（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）相互間での湯の授受を
制御する制御装置（７）とを具備するものである。

［作用］ この発明のヒートポンプ式冷暖房給湯装置においては、
複数の冷暖房給湯機（Ａ）、（Ｂ）。

（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）の各貯湯タンク（１）の湯出口
配管（４）を第１の電磁弁（５）及び第２の電磁弁（６
）を介して連結配管（２）で各々並列に連結し、給湯配
管（３）を第１の電磁弁（５）を介して湯出口配管（４
）に接続するとともに、第２の電磁弁（６）を介して連
結配管（２）にも接続し、各貯湯タンク（１）内の湯の
状態に応じて制御装置（７）で第１の電磁弁（５）及び
第２の電磁弁（６）の開閉動作を制御し、複数の冷暖房
給湯機（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）相互間
での湯の授受を制御するものであるから、各貯湯タンク
（１）の個々のタンク容量は小さくても装置全体のタン
ク容量は大きい。そして、各冷暖房給湯機（Ａ）、（Ｂ
）、（Ｃ）、（Ｄ）。

（Ｅ）相互間で苛酷な運転状態にある冷暖房給湯機の給
湯動作等を補えるので連続給湯運転ができ、また、冬期
等の暖房運転を伴う場合にも給湯運転と暖房運転とを同
時にできる。さらに、各冷暖房給湯機（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）毎に単独で運転することも可能
である。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例であるヒートポンプ式冷暖
房給湯装置を示す全体構成図である。図中、（１）、（
２）、（１１）から（１３）、及び（１７）は上記従来
例の構成部分と同一または相当する構成部分であるから
、ここでは重複する説明を省略する。

図において、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ
）は貯湯タンク（１）、室外機（１１）、温水交換ユニ
ット（１２）及び室内機（１３）を各々−個づつ有する
単一の冷暖房給湯機である。

（１）は内容量１５０［見］の貯湯タンク、（３）は各
冷暖房給湯機（Ａ）、　　（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）（Ｅ
）の給湯配管、（４）は貯湯タンク（１）に直接接続さ
れている湯出口配管である。そして、この湯出口配管（
４）は連結配管（２）及び給湯配管（３）に接続されて
いる。（５）及び（６）は第１及び第２の電磁弁であり
、第１の電磁弁（５）は湯出口配管（４）と給湯配管（
３）との間に、また、第２の電磁弁（６）は湯出口配管
（４）と連結配管（２）との間に各々介在している。（
７）は各貯湯タンク（１）内の湯の状態に応じて第１の
電磁弁（５）及び第２の電磁弁（６）の開閉動作を適宜
制御する制御装置、（８）は制御装置（７）と各制御機
構との間で信号の授受を行なう制御配線、（９）及び（
１０）は貯湯タンク（１）と温水交換ユニット（１２）
とを繋ぐ連結配管、（１４）及び（１５）は室外機（１
１）と室内機（１３）とを繋ぐ冷媒配管、（１６）は給
湯配管（３）の先端部に取付けられた給湯蛇口である。

（１７）は貯湯タンク（１）に水道水等を供給するとと
もに貯湯タンク（１）内に圧力を加える給水配管、（１
８）は貯湯タンク（１）内の湯温を感知するサーミスタ
である。

この実施例のヒートポンプ式冷暖房給湯装置は上記のよ
うに構成されており、貯湯タンク（１）、室外機（１１
）、温水交換ユニット（１２）及び室内機（１３）を各
々有する単一の冷暖房給湯機（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、
（Ｄ）、（Ｅ）を複数備えている。そして、これらの各
冷暖房給湯機（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）
は連結配管（２）で各々並列に連結されている。なお、
この実施例のヒートポンプ式冷暖房給湯装置による冷房
運転及び暖房運転の各動作は周知の運転動作である。そ
こで、ここでは給湯運転動作について第２図のフローチ
ャートを用いて説明する。

第２図はこの発明の一実施例のヒートポンプ式冷暖房給
湯装置による給湯制御動作例を示すフローチャートであ
る。この図は給湯制御サブルーチンであり、サーミスタ
（１８）から所定の信号が制御装置（７）に人力される
ことにより開始される。以下、冷暖房給湯機（Ａ）を例
にして述べる。

まず、ステップＳ１で冷暖房給湯機（Ａ）の貯湯タンク
（１）内の湯の残量が５０　［９］以上か否かが判断さ
れる。この判断は、湯の使用により冷暖房給湯機（Ａ）
の貯湯タンク（１）内の湯量が減少し、この貯湯タンク
（１）の上方部５０［見］容量付近に設置したサーミス
タ（１８）から入力される値が設定温度よりも低い値か
否かで判断される。なお、設定残湯量を５０　［ｕｌと
したのは、複数の貯湯タンク（１）を共用することによ
る各冷暖房給湯機（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）。

（Ｄ）、（Ｅ）相互間の運転時間のズレを考慮している
からである。貯湯タンク（１）内の湯の残量が５０　［
Ｑ］以下の場合は、ステップＳ２で他の冷暖房給湯機（
Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）の貯湯タンク（１）に湯
が残っているか否かが判断される。他の貯湯タンク（１
）に湯が残っている場合には、ステップＳ３で冷暖房給
湯機（Ａ）の第１の電磁弁（５）を閉成し、第２の電磁
弁（６）を開成する。この状態では、他の貯湯タンク（
１）の残湯が連結配管（２）及び第２の電磁弁（６）を
介して冷暖房給湯機（Ａ）の給湯配管（３）に供給され
る。また、他の貯湯タンク（１）にも湯が残っていない
場合には、ステップＳ４で冷暖房給湯機（Ａ）の第１の
電磁弁（５）を開成し、第２の電磁弁（６）を閉成する
。この状態では、冷暖房給湯機（Ａ）の貯湯タンク（１
）内の残湯を使用し尽すまで給湯動作が可能である。そ
して、このステップＳ３或いはステップＳ４での動作を
経た後は共にステップＳ７に進み次の制御動作に移行す
る。一方、ステップＳ１で冷暖房給湯機（Ａ）の貯湯タ
ンク（１）内の湯の残量が５０［２１以上の場合は、ス
テップＳ５で冷暖房給湯機（Ａ）の第１の電磁弁（５）
及び第２の電磁弁（６）を共に開成する。この状態では
、冷暖房給湯機（Ａ）の貯湯タンク（１）の残湯が使用
できるとともに他の冷暖房給湯機（Ｂ）、（Ｃ）。

（Ｄ）、　　（Ｅ）の貯湯タンク（１）の残湯の使用も
できる。この後、ステップＳ６に進み冷暖房給湯機（Ａ
）の貯湯タンク （１）内の湯の残量が１５０［９１以上か否かが判断さ
れる。１５０［９１以上の場合はステップＳ１２で冷暖
房給湯機（Ａ）の給湯フラグをリセットした後、このル
ーチンを終える。この状態では、冷暖房給湯機（Ａ）で
の給湯運転動作に際して何ら特殊な制御を行なう必要は
ないからテある。

また、１５０［Ｑ］以下の場合はステップＳ７に進み次
の制御動作に移行する。この状態では、冷暖房給湯機（
Ａ）の給湯運転動作に際して制御を行なう必要性があり
得るからである。ステップＳ７では次の制御動作の手切
めとして冷暖房給湯機（Ａ）の暖房要求フラグがセット
されているか否かが判断される。暖房要求フラグがセッ
トされていない場合には、ステップＳ９で冷暖房給湯機
（Ａ）の給湯フラグをセットした後このルーチンを終え
る。この状態では、冷暖房給湯機（Ａ）では暖房運転を
行なう必要がなく、給湯運転モードのみで運転がされる
からである。一方、暖房要求フラグがセットされている
場合は、ステップＳ８で他の複数の冷暖房給湯機（Ｂ）
、　　（Ｃ）、　　（Ｄ）（Ｅ）の中で使用されていな
いものがあるか否かが判断される。全ての冷暖房給湯機
（Ａ）。

（Ｂ）、（Ｃ）、　　（Ｄ）、（Ｅ）が使用状態にある
場合には、ステップＳ９で冷暖房給湯機（Ａ）の給湯フ
ラグをセットし、このルーチンを終える。

この状態では、冷暖房給湯機（Ａ）は他の冷暖房給湯機
（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）の助けを借りることな
く単独で暖房運転及び給湯運転の制御をしなければなら
ない。また、他の複数の冷暖房給湯機（Ｂ）、（Ｃ）、
（Ｄ）、（Ｅ）の中で使用されていないものがある場合
には、ステップ３１０で当該他の冷暖房給湯機の給湯フ
ラグをセットし、ステップＳｌｌで冷暖房給湯機（Ａ）
の暖房優先の給湯フラグをセットして、このルーチンを
終える。この状態では、冷暖房給湯機（Ａ）は暖房優先
の給湯モードでの運転がなされ、暖房運転中に適宜設定
した時間のみ断続的に給湯運転が行なわれる。なお、冷
暖房給湯機（Ａ）の各運転に際して、不使用状態にある
他の冷暖房給湯機の助けを借りることができる。

上記のように、この実施例のヒートポンプ式冷暖房給湯
装置では、複数の単一の冷暖房給湯機（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）の各貯湯タンク（１）の湯出口
配管（４）を第１の電磁弁（５）及び第２の電磁弁（６
）を介して連結配管（２）で各々並列に連結し、給湯配
管（３）を第１の電磁弁（５）を介して湯出口配管（４
）に接続するとともに、第２の電磁弁（６）を介して連
結配管（２）にも接続し、各貯湯タンク（１）内の湯の
状態に応じて制御装置（７）で第１の電磁弁（５）及び
第２の電磁弁（６）の開閉動作を制御し、複数の冷暖房
給湯機（Ａ）、　　（Ｂ）。

（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）相互間での湯の授受を制御する
ものである。

したがって、各貯湯タンク（１）の個々のタンク容量は
小さくても装置全体のタンク容量は大きい。そして、各
冷暖房給湯機（Ａ）、（Ｂ）。

（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）相互間で苛酷な運転状態にある
冷暖房給湯機の給湯動作等を補えるので湯を大量に使用
する連続給湯運転ができる。また、冬期等の暖房運転を
伴う場合にも他の冷暖房給湯機（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）
、（Ｄ）、（Ｅ）の助けを借りて給湯運転と暖房運転と
を同時にできる。

さらに、各冷暖房給湯機（Ａ）、（Ｂ）、　　（Ｃ）。

（Ｄ）、（Ｅ）毎に単独で運転することも可能である。

この結果、各々の貯湯タンク（１）の設置スペースが小
さくて済み、特に、小規模ホテル等に設置する場合に都
合がよい。さらに、連続給湯等により大量の湯を使用す
ることができ、従来のように貯湯タンク（１）内の湯を
使い果すことも減少し、必要以上に湯を沸かすこともな
いので、効率のよい給湯運転が可能になる。しかも、冬
期等の暖房運転能力が低下する場合にも、給湯と暖房を
同時運転することができ、効率のよい給湯運転が可能に
なる。また、小規模ホテル等に設置した場合に、各部屋
毎で独立して給湯運転をすることができるので、−室の
みでの給湯要求にも対処ができ、より効率のよい給湯運
転ができる。

ところで、上記実施例では各貯湯タンク（１）内の残湯
量に応じて適宜運転を制御する場合について説明をした
が、各貯湯タンク（１）内の湯の状態に応じて運転の制
御をすればよく、例えば、貯湯タンク（１）内の湯温等
に応じて適宜運転を制御するように構成してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明のヒートポンプ式冷暖房
給湯装置は複数の冷暖房給湯機の各貯湯タンクの湯出口
配管を第１の電磁弁及び第２の電磁弁を介して連結配管
で各々並列に連結し、給湯配管を第１の電磁弁を介して
湯出口配管に接続するとともに、第２の電磁弁を介して
連結配管にも接続し、各貯湯タンク内の湯の状態に応じ
て制御装置で第１の電磁弁及び第２の電磁弁の開閉動作
を制御し、複数の冷暖房給湯機相互間での湯の授受を制
御することにより、各貯湯タンクの個々のタンク容量は
小さくても装置全体のタンク容量は大きいので、各々の
貯湯タンクの設置スペースが小さくて済む。そして、各
冷暖房給湯機相互間で苛酷な運転状態にある冷暖房給湯
機の給湯動作等を補えるので湯を多量に使用する連続給
湯運転にも対処ができ、また、冬期等の暖房運転を伴う
場合にも暖房運転と給湯運転とを同時にできるので、効
率のよい給湯運転が可能になる。さらに、各冷暖房給湯
機毎に単独で運転することも可能になり、小規模ホテル
等に設置した場合に、各部屋毎で独立して給湯運転をす
ることができ、効率のよい給湯運転ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例であるヒートポンプ式冷暖
房給湯装置を示す全体構成図、第２図はこの発明の一実
施例であるヒートポンプ式冷暖房給湯装置による給湯制
御動作例を示すフローチャート、第３図は従来のヒート
ポンプ式冷暖房給湯装置を示す全体構成図、第４図は従
来の給湯装置を示す全体構成図である。 図において、 １：貯湯タンク　　　　　２：連結配管３：給湯配管　
　　　　　４：揚出ロ配管５：第１の電磁弁　　　　６
二第２の電磁弁７：制御装置　　　　　１１：室外機 １２：温水交換ユニット　１３二室内機Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ
、Ｅ：冷暖房給湯機 である。 なお、図中、同−符号及び同一記号は同一または相当部
分を示すものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 貯湯タンク、室外機、温水交換ユニット及び室内機を各
   々有する複数の冷暖房給湯機と、 前記複数の冷暖房給湯機の各貯湯タンクの湯出口配管を
   第１の電磁弁及び第２の電磁弁を介して各々並列に連結
   する連結配管と、 前記第１の電磁弁を介して湯出口配管に接続されるとと
   もに、前記第２の電磁弁を介して連結配管に接続される
   給湯配管と、 前記各貯湯タンク内の湯の状態に応じて第１の電磁弁及
   び第２の電磁弁の開閉動作を制御し、前記複数の冷暖房
   給湯機相互間での湯の授受を制御する制御装置と を具備することを特徴とするヒートポンプ式冷暖房給湯
   装置。