JPH0432655A - 給湯システム及び給湯機能を有するヒートポンプシステム - 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） この発明は複数の貯湯タンクを有する給湯システム及び
給湯機能を有するヒートポンプシステムに関するもので
ある。

（従来の技術） ヒートポンプ式暖房給湯機の従来例としては、実願昭６
３−１６４９４５号を挙げることができる。この装置は
、湯沸し兼用貯湯タンクと湯溜め専用貯湯タンクとを有
し、まず最初に湯沸し兼用貯湯タンク内の湯水を基準沸
上げ温度にまで沸上げ、次いでこれを湯溜め専用貯湯タ
ンク内の冷水と置換し、その後、湯沸し兼用貯湯タンク
内の冷水を上記基準沸上げ温度にまで沸上げるという運
転制御を行うものである。

（発明が解決しようとする課題） ところで上記のような運転制御を行う場合、上記置換が
行われる前の段階において、湯沸し兼用貯湯タンク内の
湯水が基準沸上げ温度に沸上げられるまでの間は、湯沸
し兼用貯湯タンク内には比較的高温の湯が貯溜するもの
の、湯溜め専用貯湯タンク内には冷水が貯溜していると
いうアンバランスな状態が継続する。またこのようなア
ンバランスな状態は、上記置換操作が行われた直後にお
いても存在する。

そしてこのような状態において、湯の使用が行われると
、使用開始時には高温湯が供給されるものの、使用後短
時間内に湯切れが生じてしまうことになる。このような
湯切れの発生は、使用湯量が比較的少なく、また要求湯
量の少ない夏期においては大きな不具合とはならないも
のの、そうでない冬期においては使用快適性を大きく損
なうことになる。特に冬期においては、寒冷状態におい
て湯切れが生じると、それ以後は冷水を使用せざるを得
す、このことに起因する不快感が上記使用快適性を損な
う主たる原因となっている。

ところで近年、空調システムと上記のような給湯システ
ムとの両者を具備したヒートポンプシステムが実用化さ
れるに至っているが、このようなヒートポンプシステム
では、例えば特開昭６２−２５２８６４号にも記載され
ているように、冬期においては、給湯側よりも暖房側を
優先した運転制御を行い、これにより空調快適性を確保
するようにしている。このような運転制御が行われる場
合には、給湯能力が充分ではないことから、上記湯沸し
兼用貯湯タンクと湯溜め専用貯湯タンクとにおける上記
のような湯温アンバランスが長時間にわたって継続し、
この結果、上記のような不具合が一段と発生し易くなる
。

この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたも
のであって、その目的は、上記のような湯切れに起因し
て使用快適性が低下してしまうのを防止することが可能
な給湯システム及び給湯機能を有するヒートポンプシス
テムを提供することにある。

（課題を解決するための手段） そこで第１請求項記載の給湯システムでは、第１図のよ
うに、加熱手段１４と、この加熱手段１４でもってその
内部の湯水が沸上げられる湯沸し兼用貯湯タンク１１と
、この湯沸し兼用貯湯タンク１１に並設された湯溜め専
用貯湯タンク１２．１３と、上記湯沸し兼用貯湯タンク
１１内の湯水を第１基準温度Ｄｏｆｆまで沸上げたとき
に、上記湯溜め専用貯湯タンク１２．１３内の湯水の温
度が沸上げ基準貯湯温度（Ｄｏｆｆ−α）よりも低い場
合に湯水置換指令を出力する一方、そうでない場合には
加熱停止指令を出力する湯沸し制御手段９７と、上記湯
水置換指令を受けて両タンク１１．１２．１３内の湯水
を相互に置換する置換手段９６とを有して成り、さらに
上記湯溜め専用貯湯タンク１２．１３内の湯水の温度が
置換基準貯湯温度（Ｄｓ−α）よりも低い場合に、上記
置換手段９６に対して湯水置換指令を出力する置換制御
手段９日とを有している。

また第２請求項記載の給湯システムでは、上記第１基準
温度Ｄｏｆｆは、上記置換基準貯湯温度（Ｄｓ−α）よ
りも低温側から高温側に至るまで可変であることを特徴
としている。

さらに第３請求項記載の給湯システムでは、さらに寒冷
シーズンであるか否かを判別するシーズン判別手段３７
を備え、寒冷シーズンであるときにだけ上記置換制御手
段９８からの湯水置換指令の出力を許容すべく構成した
ことを特徴としている。

また第４請求項記載の給湯機能を有するヒートポンプシ
ステムでは、第１図のように、圧縮機５１から吐出され
る冷媒の凝縮、薄光を利用して暖房運転と冷房運転とを
行う空調システム２〜４と、上記圧縮機５１から吐出さ
れる冷媒の凝縮を利用して湯水を加熱する給湯システム
８と、暖房運転を優先した暖房、給湯運転制御を行う運
転制御手段９３とを具備し、上記給湯システム８は、給
湯用熱交換器１４でもってその内部の湯水が沸上げられ
る湯沸し兼用貯湯タンク１１と、この湯沸し兼用貯湯タ
ンク１１に並設された湯溜め専用貯湯タンク１２．１３
と、上記湯沸し兼用貯湯タンク１１内の湯水を第１基準
温度Ｄｏｆｆまで沸上げたときに、上記湯溜め専用貯湯
タンク１２．１３内の湯水の温度が沸上げ基準貯湯温度
（Ｄｏｆｆ−α）よりも低い場合に湯水置換指令を出力
する一方、そうでない場合には給湯運転停止指令を出力
する湯沸し制御手段９７と、上記湯水置換指令を受けて
両タンク１１．１２．１３内の湯水を相互に置換する置
換手段９６とを有し、さらに暖房シーズンであるか否か
を判別するシーズン判別手段３７と、暖房シーズンであ
るときには、上記湯沸し兼用貯湯タンク１１内の湯水を
第１基準温度Ｄｏｆｆよりも低温側に設定された第２基
準温度Ｄｓまで沸上げたときに、上記湯溜め専用貯湯タ
ンク１２．１３内の湯水が上記沸上げ基準貯湯温度（Ｄ
ｏｆｆ−α）よりも低温側に設定された置換基準貯湯温
度（Ｄｓα）よりも低い場合に湯水置換指令を出力する
置換制御手段９８とを有している。

（作用） 上記第１請求項記載の給湯システムでは、湯溜め専用貯
湯タンク１２．１３内の湯温が置換基準貯湯温度（Ｄｓ
−α）よりも低いときに湯水置換指令が出力される。こ
の指令は、湯沸し兼用貯湯タンク１１内の湯温には依存
せず、湯溜め専用貯湯タンク１２．１３内の湯温が置換
基準貯湯温度（Ｄｓ−−α）に達するまで出力され、こ
の結果、湯水置換操作が頻繁に行われることになる。そ
うすると全タンク１１、〕２．１３内の湯水は、大きな
湯温アンバランスを生ずることなく、次第に高温化して
いくことになり、加熱初期の段階から給湯可能な湯を多
量に確保し得ることになる。

第２請求項記載の給湯システムにおいて、第１基準温度
Ｄｏｆｆが置換基準貯湯温度（Ｄｓ−α）よりも高温で
ある場合には、全タンク１１．１２．１３内の湯温が置
換基準貯湯温度（Ｄｓ−α）に達するまでは、上記同様
に湯水置換操作が頻繁に行われる。そして全タンク１１
内の湯温が置換基準貯湯温度（Ｄｓ−α）に達すると、
湯沸し兼用タンク１１内の湯温が第１基準温度Ｄｏｆｆ
に達するまで、置換操作は停止され、達した後、湯溜め
専用タンク１２．１３内の湯温が沸上げ基準貯湯温度（
Ｄ。

ｆｆ−α）よりも低い場合に、置換操作が行われる。

なお湯沸し兼用タンク１１内の湯温が第１基準温度Ｄｏ
ｆｆに達したときに、湯溜め専用タンク１２、１３内の
湯温が沸上げ基準貯湯温度（Ｄｏｆｆ−α）よりも低く
ない場合には、全量が沸上がったものとして加熱を停止
する。

一方、第１基準温度Ｄｏｆｆが置換基準貯湯温度（Ｄｓ
−α）よりも低温である場合には、湯沸し兼用タンク１
１内の湯温が第１基準温度Ｄｏｆｆに達するまで置換操
作が行われることになる。

上記第３請求項記載の給湯システムでは、湯切れによる
不快感が特に増大する寒冷シーズンにおいて上記第１請
求項記載の制御が行われる。

また第４請求項記載のヒートポンプシステムにおいては
、暖房シーズンでは、従来よりも低温の段階で置換操作
がなされることになる訳であり、これにより上記同様に
、加熱開始後、短時間内に給湯可能な多量の湯を確保し
得ることになる。

（実施例） 次にこの発明の給湯システム及び給湯機能を有するヒー
トポンプシステムの具体的な実施例について、図面を参
照しつつ詳細に説明する。

第２図には、貯湯式給湯機能を有すると共に、空調機能
を有するヒートポンプシステムの全体構成模式図を示し
ている。同図において、１は室外機であり、この室外機
１内には、圧縮機や室外熱交換器等が収納されている。

そして上記室外機１には、それぞれ室内熱交換器の内装
された室内機（空調システム）２．３．４と、貯湯ユニ
ット（給湯システム）８とが接続されている。この貯湯
ユニット８の構成については、後で詳細に説明する。な
お貯湯ユニット８に対する運転の操作は、台所等に設置
される集中リモコン９（第７図）で行われる。上記ヒー
トポンプシステム全体を監視しながら運転要求のある各
利用側機器に冷媒を循環させる運転は、室外機１内に設
けられている室外制御装置によって制御される。以下に
おいては、上記貯湯ユニット８に冷媒を循環させる給湯
加熱運転を主に説明するが、これは、貯湯ユニット８に
設けられている給湯制御装置から上記室外制御装置に給
湯運転要求信号が送信されることによって開始されるも
のであり、その詳細については後で説明する。

次に第３図を参照して上記貯湯ユニット８の構成につい
て説明する。この貯湯ユニット８内には、図のように、
３本の円筒状密閉形貯湯タンク１１．１２．１３が並設
されている。さらに上記貯湯ユニシト８内には、漏洩検
知付き二重管で構成された給湯用熱交換器１４が配設さ
れており、この給湯用熱交換器１４の外側の流路が冷媒
流路となされて両端にガス側及び法例冷媒配管１５．１
６がそれぞれ接続され、これらの冷媒配管によって上記
給湯用熱交換器１４は室外機１に冷媒循環可能に接続さ
れている。また内側の流路の両端に、それぞれ上記第１
貯湯タンク１１の底部に接続された水用往管１７と水用
復管１８とが接続されると共に、上記水用往管１７に循
環ポンプ１９が介設され、この循環ポンプ１９を作動す
ることによって、第１貯湯タンク１１の底部側の湯水が
上記給湯用熱交換器１４を通して循環するようになされ
ている。このように上記第１貯湯タンク１１は、上記給
湯用熱交換器１４から成る加熱手段を備えた湯沸し兼用
貯湯タンクとして構成される一方、第２、第３貯湯タン
ク１２．１３は加熱手段を備えていない専用貯湯タンク
として構成されている。

一方、同図において２１は給水配管であって、この給水
配管２１は電磁式の第１三方弁２２に接続され、この第
１三方弁２２の各切換ポートは、給水分岐管２３．２４
によって、上記循環ポンプ１９及び第１貯湯タンク１１
間の上記水用往管１７と、上記第３貯湯タンク１３の底
部とにそれぞれ接続されている。なお上記第１三方弁２
２ば、後述するよう乙こ出湯タンクを切換える機能を備
えている。

そして上記第１貯湯タンク１１と第２貯湯タンク１２と
の各上部はそれぞれ給湯配管２５に接続される一方、第
３貯湯タンク１３の上部と第２貯湯配管１２の底部とが
連絡配管２６によって相互に接続されている。さらに上
記第３貯湯タンク１３の底部には、置換用配管２７が接
続され、この置換用配管２７は、上記水用配管１７にお
ける循環ポンプ１９と給水分岐管２３の接続点との間に
介設されている電磁式の第２三方弁２８に接続されてい
る。これらの置換用配管２７、循環ポンプ１９、第２三
方弁２８等で置換手段９６が構成されている。

さらに上記第１貯湯タンク１１の外壁面には、内部にお
ける底部側の湯水の温度を検出するためのサーミスタ等
より成る第１温度センサ３１と、上部側の湯水の温度を
検出するための第２温度センサ３２とが底部側、上部側
にそれぞれ取着されている。また第２貯湯タンク１２の
外壁面にも同様に、その底部側と上部側とに第３温度セ
ンサ３３、第４温度センサ３４が取着される一方、第３
貯湯タンク１３の外壁面の底部側に第５温度センサ３５
がそれぞれ取着されている。そして上記給水配管２１の
第１三方弁２２より上流側部分には、給水温度を測定す
ることによって暖房シーズンであるか否かを判別するた
めの給水温度センサ（シーズン判別手段）３７が設けら
れている。この給水温度センサ３７も同様にサーミスタ
等によって構成されている。

なお同図中、４１は、各貯湯タンク１１．１２．１３の
各底部に接続されている排水配管であって、この排水配
管４１には定常運転時における各貯湯タンク間の湯水の
移動や排出を遮断する手動式開閉弁４２・・４２が介設
されている。また４３．４４は上記水用往管１７に設け
られているフロースイッチ、圧力スイッチであり、さら
に４５は上記給水配管２１に介設されている減圧弁、４
６は湯の使用先における混合栓を示している。

次に第４図を参照して上記ヒートポンプシステムの冷媒
回路を説明する。このヒートポンプシステムは第４図に
示すように、室外機１と、上記室内機２〜４と、貯湯ユ
ニット８とを有するものである。室外機１は、圧縮機５
１を有しており、この圧縮機５１の吐出配管５２と吸込
配管５２とはそれぞれ四路切換弁５４に接続されている
。なお上記圧縮機５１は、その回転速度つまり圧縮能力
を制御するためのインバータ５５を有するものであり、
また上記吐出配管５２には第１電磁弁５６が、上記吸込
配管５３にはアキュームレータ５７がそれぞれ介設され
ている。上記四路切換弁５４には第１ガス管５８と第２
ガス管５９とが接続されているが、上記第１ガス管５８
は室外熱交換器６０に接続され、また上記第２ガス管５
９はヘッダー６１に接続されると共に、その途中にガス
閉鎖弁６２が介設されている。また上記室外熱交換器６
０には、第１液管６３が接続されており、この第１液管
６３は受液器６４に接続されると共に、その途中には第
１膨張弁６５が介設されている。

上記受液器６４には、第２液管６６が接続されているが
、この第２液管６６は途中に液閉鎖弁６７の介設された
ものであって、上記第２ガス管６９と第２液管６６との
間には、複数（図の場合には３本）の分岐冷媒配管６８
・・６日が互いに並列に接続されており、各分岐冷媒配
管６８・・６８にはそれぞれ室内熱交換器６９・・６９
（１台のみ図示する）と、第２膨張弁７０・・７０とが
介設されている。なお各室内機２〜４は、１台の室内機
２についてのみ図示するが、上記室内熱交換器６９・・
６９と室内ファン７１・・７１とを有している。

一方上記圧縮機５１の吐出配管５２には、さらに第３ガ
ス管７２が接続されると共に、この第３ガス管７２には
給湯用熱交換器１４が接続されており、給湯用熱交換器
１４は、さらに第３液管７４にて受液器６４に接続され
ている。上記第３ガス管７２４こは、第２電磁弁７５が
介設されており、また上記第３液管７４にはキャピラリ
ーチューフ７６と逆止弁７７とが介設されている。

そして上記分岐冷媒配管６８・・６８においては、各室
内熱交換器６９・・６９と第２膨張弁７０・・７０との
間の位置に、第７温度センサ７９・・７９が取着されて
いるが、この第７温度センサ７９・・７９は、暖房運転
時に室内熱交換器６９・・６９内にて凝縮した液冷媒の
温度を検出するためのものである。また上記第３液管７
４においても、給湯用熱交換器１４と逆止弁７７との間
の位置に、第８温度センサ８０が取着されているが、こ
の第８温度センサ８０は、給湯運転時に給湯用熱交換器
１４内乙こて凝縮した液冷媒の温度を検出するためのも
のである。

上記ヒートポンプシステムの暖房運転時には、第１電磁
弁５６を開、第２電磁弁７５を閉として圧縮機５１の運
転を行う。そうすると冷媒は、四路切換弁５４、第２ガ
ス管５９を経由して、各室内熱交換器６９・・６９内に
て凝縮し、次いで第２液管６６、第１液管６３を経由し
て室外熱交換器６０にて蒸発し、その後、第１ガス管５
８、四路切換弁５４を経て圧縮機５１に返流される流れ
となる。

また給湯運転時には、第１電磁弁５６を閉、第２電磁弁
７５を開にして圧縮機５１の運転を行う。

そうすると冷媒は、第３ガス管７２を経由して給湯用熱
交換器１４内にて凝縮し、次いで第３液管７４、受液器
６４、第１液管６３を経由して室外熱交換器１０内にて
蒸発し、その後、上記と同様に第１ガス管５８、四路切
換弁５４を経て圧縮機５１に返流される流れとなる。

そして暖房と給湯との同時運転を行う場合には、上記第
１電磁弁５６と第２電磁弁７５とを共に開にして、圧縮
機５１から吐出された冷媒を室内熱交換器６９と給湯用
熱交換器１４との両者に並列的に供給するのである。

なお上記ヒートポンプシステムにおける冷房運転は、四
路切換弁５４を切換え、室外熱交換器６０側から室内熱
交換器６９側へと冷媒を循環させることによって行い、
また冷房・給湯運転は、圧縮機５１から吐出された冷媒
を、第３ガス管７２を経由して給湯用熱交換器１４内に
て凝縮させ、次いで第３液管７４、受液管６４、第２液
管６６を経由して各室内熱交換器６９・・６９内で蒸発
させ、その後、第２ガス管５９、四路切換弁５４を経て
圧縮機５１へと返流する回路内を循環させることによっ
て行う。

次に上記し−トボンプシステムの運転制御系統について
、第５図に基づいて説明する。まず室外機１は、室外制
御装置８１と、インバータ制御装置８２とを有している
が、このインバータ制御装置８２は上記インバータ５５
での周波数、つまり圧縮機５１の回転数を制御するため
のものである。

また上記室外制御装置８１には、上記第７温度センサ７
９・・７９と第８温度センサ８０とによる検出温度が入
力されている。８３は弁切換手段であるが、この弁切換
手段８３は上記室外制御装置８１からの指令にて、上記
第１電磁弁５６、第２電磁弁７５、四路切換弁７４等の
作動を制御して、暖房運転、給湯運転、暖房・給湯同時
運転等の運転状態を制御するためのものである。また上
記室外制御装置８１には、台所等の室内に配置された上
記集中リモコン９が接続されており、このリモコン９に
設けられた貯湯槽加熱スイッチ８５を操作することによ
って、貯湯槽加熱要求信号を出力し得るようなされてい
る。この場合、上記貯湯タンク１１〜１３には上記第１
〜第５温度センサ３１〜３５が配置されており、上記貯
湯槽加熱要求信号が出力され、かつ上記第１〜第５温度
センサ３１〜３５からの作動要求信号のある場合に室外
制御装置８１に対して、給湯運転要求信号を出力するよ
うになっている。

一方、室内機２〜４は、それぞれ室内制御装置８７を有
しているが、各室内制御装置８７は、暖房スイッチ８８
、冷房スイッチ８９、室温設定スイッチ９０、室内サー
モ９１をそれぞれ有しており、各室内制御装置８７から
は、室外制御装置８１に対して、暖房要求信号、冷房要
求信号、室内サーモ９］による空調要求又は停止信号、
室内温度と設定温度との温度差に基づくへＴ信号とがそ
れぞれ出力されるようなされている。なお室外制御装置
８１においては、負荷把握回路９２にて、上記運転中の
室内機２〜４からのへＴ信号の総和ΣΔＴを演算し得る
ようになされている。

次に上記ヒートポンプシステムの運転制御方法について
、暖房運転要求のある状態（暖房スイッチ８８による暖
房要求信号が出力され、かつ室内サーモ９１からの空調
要求信号が出力された状態）において、給湯運転要求が
ある場合（貯湯槽加熱スイッチ８５による貯湯槽加熱要
求信号が出力され、かつ第１〜第５温度センサ３１〜３
５からの作動要求信号のある状態）での運転制御方法を
中心に、第６図に基づいて説明する。まずステップＳ１
において、暖房要求があるか否かの判断をするが、ＹＥ
Ｓの場合には次のステップＳ２にて、またＮＯの場合に
もステップＳ３にてそれぞれ給湯要求の有無について判
断する。ステップＳ２がＮＯの場合、ステップＳ４にて
暖房単独運転を開始すると共に、この運転を室内サーモ
９１による空調停止信号が出力されるまで継続しくステ
ップＳ５）、上記ステップＳ１へと戻る。またステップ
Ｓ３がＮＯの場合にはそのままステップＳ１へと戻り、
一方ＹＥＳの場合には、ステップＳ６にて給湯単独運転
を行う。この給湯運転は、暖房要求信号があるか（ステ
ップＳ７）、あるいは湯温サーモとしての上記第１〜第
５温度センサ３１〜３５からの作動要求がＯＦＦになる
（ステップＳ８）まで継続され、上記によって給湯運転
を終了した場合（ステップＳ９）には、上記ステップＳ
１へと戻る。なお上記ステップＳ８のように第１〜第５
温度センサ３１〜３５全てからの作動要求が叶Ｆになる
場合に限らず、第１番目と第３番目との貯湯タンク１１
及び１３に設けられた第１、第２温度センサ３１．３２
及び第５温度センサ３５からの作動要求がＯＦＦになれ
ば、全貯湯タンク１１〜１３の全てに沸上がった湯水が
貯溜されていると判定することも可能である。また上記
給湯運転とは、湯沸し兼用の第１貯湯タンク１１の湯水
を湯沸しする湯沸し運転と、第１貯湯タンク１１内の沸
上がった湯水を湯溜め専用の第２、第３貯湯タンク１２
．１３へ移送する移送運転とを含んでいる。

一方、上記ステップＳ２がＹＥＳの場合、つまり暖房運
転要求と給湯運転要求との両要求がある場合、ステップ
５１０にて次の■〜■の値を読出す。すなわち、■運転
中の室内機２〜４における室温と設定温度との温度差Δ
Ｔ、■運転中の室内機２〜４における第７温度センサ７
９の検出温度ＴＬＩ・・ＴＬ４、■前回給湯運転したと
きの第８温度センサ８０の検出温度ＴＣＡ、である。な
お上記第８温度センサ８０の検出温度ＴＣＡは、給湯運
転毎に検出、記憶しておき、上記ステップＳ１０に移っ
た際に前回のＴＣＡを読出すようにするのである。そし
てさらにそれ以後のステップ３１〜ステツプＳ１３にお
いて上記各個に基づいて、他の（１）〜（３）の判断を
行い、（１）〜（３）を全て満たす場合にのみ、ステッ
プＳＩ４にて暖房・給湯の同時運転を行い、それ以外の
場合には、ステップＳ４に移行して暖房単独運転を行う
のである。

（１）暖房運転中の室内機２〜４のΔＴの合計、すなわ
ちΣΔＴの絶対値が基準値（例えば２°Ｃ）よりも小で
あること（ステップ５１１）。

これは暖房運転中の室内機２〜４に対する暖房負荷が基
準値よりも小であるか否かを判断するのである。すなわ
ち暖房負荷が大であるような状態で暖房・給湯の同時運
転を行った場合、給湯負荷が大であるような場合には暖
房能力に不足をきたし、快適空調が損なわれる可能性が
あるため、これを防止するのである。

（２）ＴＣＡが、暖房運転中の室内ユニット２〜４のＴ
ＬＩ〜ＴＬ４の最大値ＴＬｎ以下であること（ステップ
５１２）。

これは給湯用熱交換器１４側での凝縮冷媒温度が、室内
熱交換器６９側での凝縮冷媒温度よりも高くなるような
状態では、冷媒の凝縮温度が暖房用の室内熱交換器６９
側で決定してしまい、給湯用熱交換器１４内では熱交換
しない不凝縮冷媒が通過し、湯の加熱が行えないばがり
でなく、冷凍サイクルを乱して効率低下を招くためであ
る。

（３）ＴＣＡが基準温度範囲内（例えば２０°Ｃ≦ＴＣ
Ａ＜Ｔｍａｘ　）にあること（ステップ５１３）。

これはＴＣＡ、つまりこれから加熱しようとする湯の温
度が２０°Ｃよりも低いような場合には、給湯負荷が過
大となってコールドドラフトを起こし、室内機２〜４に
おいては吹出温度の低下を招き、快適な空調が行えなく
なることがあり、この点を防止するためＴＣＡが基準値
以上の場合に暖房・給湯の同時運転を行うようにするの
である。なおＴＣＡの上限値Ｔｍａｘは、配管等の機器
の耐熱限界と、冷凍サイクルの効率確保を考慮して設定
する。

これらのステップＳ１１−ステップ５１４及びステップ
Ｓ４によって運転制御手段９３が構成されている。なお
上記ステップ５１４での暖房・給湯同時運転は、室内サ
ーモ９１による空調停止信号（ステップ５１５）と上記
第１〜第５温度センサ３１〜３５による加熱停止信号（
ステップＳ１６　）とのいずれかが出力されるまで行う
。

以上のように室内機２〜４側での空調負荷（ΣΔＴの絶
対値）が基準値よりも小さく、かつ給湯側での負荷、つ
まり加熱すべき湯の温度ＴＣＡが室内熱交換器６９側で
の凝縮液冷媒の温度ＴＬｎ以下で、基準温度（２０°Ｃ
）以上である場合に暖房と給湯との同時運転を行うよう
にしであるので、上記同時運転を、快適な暖房状態を維
持しつつ、高い効率にて行うことが可能になる。

次に上記貯湯ユニット８の運転制御系を第７図で説明す
る。同図のように貯湯ユニット８内には給湯制御装置９
４が設けられており、この給湯制御装置９４に、上記し
た集中リモコン９での設定温度Ｄｏｆｆが入力されると
共に、上記各温度センサ３１〜３５での検出温度が入力
される。これらに基づいて上記した第１、第２三方弁２
２．２８の切換え、循環ポンプ１９の作動、室外機１に
設けられている室外制御装置８１への給湯運転要求信号
の送信を上記給湯制御装置９４が行うようになされてい
る。以下、第８図の制御フローチャートを参照して、上
記給湯運転に含まれる湯沸し運転時及び移送運転時の制
御について説明する。

第８図のステップＳ２０は第２三方弁２日をＯＦＦに維
持する初期設定のステップであって、これにより循環ポ
ンプ１９の吸込側は第１貯湯タンク１１の底部に連通ず
る状態に維持されている。次のステップＳ２１は、上記
した第３図の給水温度センサ３７での検出温度Ｄ−を基
準温度（１５°Ｃ程度）と比較して、給水温度によって
暖房シーズンであるか否かを判定するステップであり、
Ｄｗが１５°Ｃ未満である暖房シーズン（ＹＥＳ　）の
ときにはステップＳ２２へ進み、そうでないＮＯのとき
はステップＳ２３へ進む。

まず暖房シーズン以外の場合には、ステップＳ２３にお
いて、第１温度センサ３１での検出温度ＴＩがサーモ設
定温度（第１基準温度）　Ｄｏｆｆ　（例えば、６０°
Ｃ程度）以上であるか否かを判断し、ＮＯの場合には、
ステップＳ２４で上記室外制御装置８１へ給湯運転要求
信号を出力すると共に、循環ポンプ１９の運転を開始す
る。この状態は、第１温度センサ３１での検出温度ＴＩ
がサーモ設定温度Ｄｏｆｆ以上になるまで継続される（
ステップ５２３）。この結果、上記室外制御装置８１に
よって、圧縮機５１からの吐出冷媒を上記給湯用熱交換
器１４に供給し、その後、室外熱交換器６０を介して上
記圧縮機５１へ返流させる給湯加熱運転が開始されると
共に、第１貯湯タンク１１での湯水の加熱運転が開始さ
れる。この加熱運転によって第１貯湯タンク１１内の湯
水は、水用往管１７と水用復管１８とを通して循環し、
この際に給湯用熱交換器１４で冷媒の凝縮熱が付与され
て上記第１貯湯タンク１１の底部へ返流される。この加
熱湯は、第１貯湯タンク１１内においては、上部側の低
温湯と対流を生じて置換され、この給湯加熱運転の継続
によって第１貯湯タンク１１内にはその上部側から徐々
に高温湯に置き換えられていく。そして第１温度センサ
３１での検出温度Ｔ１がサーモ設定温度Ｄｏｆｆ以上に
なったときに、ステップＳ３３へと移行する。なおステ
ップＳ３３以後の具体的な制御内容については後述する
。

一方、暖房シーズンにおいては、ステップＳ２２へと移
行し、第１温度センサ３１での検出温度ＴＩが、サーモ
設定温度Ｄｏｆｆ未満であるか否かを判断し、ＮＯの場
合には上記同様にステップＳ３３に移行し、またＹＥＳ
の場合には次のステップＳ２５へ移行する。ステップＳ
２５では、第１温度センサ３１での検出温度Ｔ１が、Ｄ
ｉｖ＜１５°Ｃの場合の移送開始温度（第２基準温度）
Ｄｓ（例えば、４５°Ｃ程度）未満であるか否かの判断
を行い、ＹＥＳの場合には、ステップ５３１へ移行して
、前記同様に循環ポンプ１９を運転しながら給湯加熱運
転を行う。この運転はステップＳ２５において、ＴＩ≧
Ｄｓとなるまで継続されるが、Ｔ１≧Ｄｓとなった場合
には、次のステップＳ２６へと移行する。

ステップＳ２６では、第３貯湯タンク１３の底部に取着
されている第５温度センサ３５の検出温度Ｔ５を、移送
開始設定温度（置換基準貯湯温度）（Ｄｓ−α）と比較
し、Ｔ５が（Ｄｓ−ａ）よりも低い場合には移送運転を
行う。すなわちステップＳ２７において上記第２三方弁
２８をＯＮにする。これにより循環ポンプ１９の吸込口
は置換用配管２７を通して第３貯湯タンク１３の底部に
連通し、この結果、第３回において実線矢印で示すよう
に、上記第３貯湯タンク１３の底部側の低温湯水は循環
ポンプ１９に吸引され、給湯用熱交換器１４を通して第
１貯湯タンク１１の底部に注入される。同時に、この第
１貯湯タンク１１から注入量と同量の湯が上部から押し
出され、これは第２貯湯タンク１２の上部に、さらに第
２貯湯タンク１２の湯が連絡配管２６を通して第３貯湯
タンク１３へと順次に押し出し式の移動を生じて湯の移
送、全体的には置換が行われる。

この移送運転は、ステップＳ２８において上記Ｔ５が移
送終了第１設定温度（Ｄｓ−β）の高温温度状態となっ
た時、或いはステップＳ２９において、第１貯湯タンク
１１の第２温度センサ３２での検出温度Ｔ２が移送終了
第２設定温度（Ｄｓ−γ）よりも低くなった時、すなわ
ち第１貯湯タンク１１で沸上がった湯が全て第２、第３
貯湯タンク１２．１３側に移送されたことが判別された
時に停止され、次のステップＳ３０において上記第２三
方弁２８をＯＦＦにして、次のステップＳ３１、及びス
テップＳ３２へと移行する処理が行われる。

そしてステップＳ３２においては、第１温度センサ３１
での検出温度ＴＩが、サーモ設定温度Ｄｏｆｆ以上であ
るか否かを判断し、ＹＥＳの場合には次のステップＳ３
３へ移行する一方、そうでない場合（ＮＯ）にはステッ
プＳ２５へと戻って、ステップＳ２５〜ステツプＳ３２
を繰返す。つまり第２、第３貯湯タンク１２．１３内に
移送設定温度Ｄｓの湯水が貯湯され、かつ第１貯湯タン
ク１１内の湯温Ｔ１がサーモ設定温度Ｄｏｆｆになるま
で上記ステップ５２５〜ステツプＳ３２の処理を継続す
るのである。

ステップ５３３〜ステツプＳ３７には、サーモ設定温度
Ｄｏｆｆ以上になった第１貯湯タンク１１から、第２、
第３貯湯タンク１２．１３へと湯水を移送するための処
理手順を示しているが、これは上記ステップ５２６〜ス
テツプＳ３０と略同じ考え方のものである。つまり上記
ステップ５２６〜ステツプＳ３０では、第１温度センサ
３１の検出温度Ｔ１がＤｗ＜１５°Ｃの際の移送設定温
度Ｄｓに達したときの移送手順を示しているのに対し、
ステップ５３３〜ステツプＳ３７では、第１温度センサ
３１の検出温度ＴＩがサーモ設定温度Ｄｏｆｆに達した
ときの移送手順を示しているのであり、ステップ５３３
〜ステツプＳ３７は、ステップ３２６〜ステツプＳ３０
で、ＤｓをＤｏｆｆに変更したものと同一であって、こ
の場合の移送開始設定温度（沸上げ基準貯湯温度）は、
（Ｄｏｆｆ−α）となる。

なお沸上げ運転と移送運転とを繰り返して全貯湯タンク
１１〜１３内が略す−モ設定温度Ｄｏｆｆ以上の高温湯
の貯溜状態になったときに、ステップＳ３３からステッ
プ５３８へ移行して給湯運転要求信号の発生を停止する
と共に、ステップＳ３９において循環ポンプ１９の作動
を停止した後、ステップ５２１へ戻り、その後上記の制
御を繰り返すこととなる。

上記制御を行えば、暖房シーズンにおいては、まず最初
に第１貯湯タンク１１内の湯水が、４５°Ｃ程度の移送
設定温度Ｄｓまで加熱され（ステップ５２５）、次いで
これが第２、第３貯湯タンク１２．１３に移送される（
ステップＳ２６〜ステツプ５３０）。その後、第１貯湯
タンク１１内の湯水がさらにサーモ設定温度Ｄｏｆｆに
なるまで加熱されると共に（ステップＳ３２　）　、こ
れが第２、第３貯湯タンク１２．１３に再度移送され（
ステップＳ３３〜ステツプＳ３７　）　、最終的には第
１貯湯タンク１１内の湯水がサーモ設定温度Ｄｏｆｆ程
度にまで加熱されることになる（ステップ５３２）。ま
た暖房シーズンでないときには、第１貯湯タンク１１内
の湯水がサーモ設定温度Ｄｏｆｆにまで加熱されると共
に（ステップＳ２３　）　、これが第２、第３貯湯タン
ク１２．１３に移送され（ステップ３３３〜ステツプＳ
３７　）　、最終的には第１貯湯タンク１１内の湯水が
サーモ設定温度Ｄｏｆｆ程度にまで加熱されることにな
る（ステップ５２３）。

以上のように暖房シーズンにおいては、まず最初に比較
的低温の湯を全タンク１１．１２．１３に貯溜し、次い
でその後、順次高温化していくという処理がなされるの
で、従来のように第１貯湯タンク１１だけに、ある程度
の温度の湯水が貯溜され、他の第２、第３貯湯タンク１
２、■３には冷水が充満しているというアンバランスな
事態の発生が防止でき、そのため暖房シーズンにおける
湯量不足を解消し得ることになる。

以上にこの発明のヒートポンプシステムの具体的な実施
例について説明したが、この発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実
施することが可能である。

例えば上記実施例においては、運転制御手段９３が第６
図のステップＳＬ１〜ステップＳ１４及びステップＳ４
にて構成し、また湯沸し制御手段９７を第８図のステッ
プ５３２〜ステツプ５３８で、置換制御手段９８を同図
のステップ３２５〜ステツプＳ３０でそれぞれ構成して
いるが、これら構成も同様の機能を果たす範囲内で任意
に変更可能である。また第１請求項記載の給湯システム
では、加熱手段としては給湯用熱交換器１４に限らず、
ヒータ等を使用してもよいし、また置換制御手段９８に
おいて、ステップＳ２５及びステップＳ２９を省略して
実施してもよく、さらには置換基準貯湯温度（Ｏｓα）
を沸上げ基準貯湯温度（Ｄｏｆｆ−α）よりも高温に設
定することも可能である。また第３請求項及び第４請求
項の両者において、シーズン判別手段としては、給水温
度センサ３７に限らず、外気温度センサや暖房運転要求
信号を利用することも可能である。

（発明の効果） 第１請求項〜第３請求項記載の給湯システム、及び第４
請求項記載の給湯機能を有するヒートポンプシステムに
おいては、ある程度の温度の湯を多量に供給し得る体勢
を短時間内に構成することが可能であり、そのため湯切
れ発生という不具合を低減でき、これにより給湯時の使
用快適性を向上し得ることになる。

特に第３請求項記載の給湯システム、及び第４請求項記
載のヒートポンプシステムでは、湯切れによる不快感の
増大する冬期等の寒冷シーズンに上記湯切れを防止する
という、きめの細かい制御が行えることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の全体構成を示す機能ブロック図、第
２図はヒートポンプシステムの全体模式図、第３図は給
湯ユニットの配管系統図、第４図はヒートポンプシステ
ムの冷媒配管図、第５図はヒートポンプシステムの運転
制御系のブロック図、第６図は運転制御系の制御を示す
フローチャート図、第７図は給湯ユニットの運転制御系
統図、第８図は給湯ユニットの制御を示すフローチャー
ト図である。 ２．３．４・・・室内機（空調システム）、８・・・貯
湯ユニット（給湯システム）、１１・・・第１貯湯タン
ク（湯沸し兼用貯湯タンク）、１２．１３・・・第２、
第３貯湯タンク（湯溜め専用貯湯タンク）、１４・・・
給湯用熱交換器（加熱手段）、３７・・・給水温度セン
サ（シーズン判別手段）、５１・・・圧縮機、９３・・
・運転制御手段、９６・・・置換手段、９７・・・湯沸
し制御手段、９８・・・置換制御手段、Ｄｏ、ｆｆ・・
・第１基準温度、Ｄｓ・・・第２基準温度、Ｄｏｆｆ　
−α・・・沸上げ基準貯湯温度、Ｄｓ−α・・・置換基
準貯湯温度。 特許出順人

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．加熱手段（１４）と、この加熱手段（１４）でもっ
   てその内部の湯水が沸上げられる湯沸し兼用貯湯タンク
   （１１）と、この湯沸し兼用貯湯タンク（１１）に並設
   された湯溜め専用貯湯タンク（１２）（１３）と、上記
   湯沸し兼用貯湯タンク（１１）内の湯水を第１基準温度
   （Ｄｏｆｆ）まで沸上げたときに、上記湯溜め専用貯湯
   タンク（１２）（１３）内の湯水の温度が沸上げ基準貯
   湯温度（Ｄｏｆｆ−α）よりも低い場合に湯水置換指令
   を出力する一方、そうでない場合には加熱停止指令を出
   力する湯沸し制御手段（９７）と、上記湯水置換指令を
   受けて両タンク（１１）（１２）（１３）内の湯水を相
   互に置換する置換手段（９６）とを有して成り、さらに
   上記湯溜め専用貯湯タンク（１２）（１３）内の湯水の
   温度が置換基準貯湯温度（Ｄｓ−α）よりも低い場合に
   、上記置換手段（９６）に対して湯水置換指令を出力す
   る置換制御手段（９８）とを有することを特徴とする給
   湯システム。
2. ２．上記第１基準温度（Ｄｏｆｆ）は、上記置換基準貯
   湯温度（Ｄｓ−α）よりも低温側から高温側に至るまで
   可変であることを特徴とする第１請求項記載の給湯シス
   テム。
3. ３．さらに寒冷シーズンであるか否かを判別するシーズ
   ン判別手段（３７）を備え、寒冷シーズンであるときに
   だけ上記置換制御手段（９８）からの湯水置換指令の出
   力を許容すべく構成したことを特徴とする第１請求項記
   載の給湯システム。
4. ４．圧縮機（５１）から吐出される冷媒の凝縮、蒸発を
   利用して暖房運転と冷房運転とを行う空調システム（２
   〜４）と、上記圧縮機（５１）から吐出される冷媒の凝
   縮を利用して湯水を加熱する給湯システム（８）と、暖
   房運転を優先した暖房、給湯運転制御を行う運転制御手
   段（９３）とを具備し、上記給湯システム（８）は、給
   湯用熱交換器（１４）でもってその内部の湯水が沸上げ
   られる湯沸し兼用貯湯タンク（１１）と、この湯沸し兼
   用貯湯タンク（１１）に並設された湯溜め専用貯湯タン
   ク（１２）（１３）と、上記湯沸し兼用貯湯タンク（１
   １）内の湯水を第１基準温度（Ｄｏｆｆ）まで沸上げた
   ときに、上記湯溜め専用貯湯タンク（１２）（１３）内
   の湯水の温度が沸上げ基準貯湯温度（Ｄｏｆｆ−α）よ
   りも低い場合に湯水置換指令を出力する一方、そうでな
   い場合には給湯運転停止指令を出力する湯沸し制御手段
   （９７）と、上記湯水置換指令を受けて両タンク（１１
   ）（１２）（１３）内の湯水を相互に置換する置換手段
   （９６）とを有し、さらに暖房シーズンであるか否かを
   判別するシーズン判別手段（３７）と、暖房シーズンで
   あるときには、上記湯沸し兼用貯湯タンク（１１）内の
   湯水を第１基準温度（Ｄｏｆｆ）よりも低温側に設定さ
   れた第２基準温度（Ｄｓ）まで沸上げたときに、上記湯
   溜め専用貯湯タンク（１２）（１３）内の湯水が上記沸
   上げ基準貯湯温度（Ｄｏｆｆ−α）よりも低温側に設定
   された置換基準貯湯温度（Ｄｓ−α）よりも低い場合に
   湯水置換指令を出力する置換制御手段（９８）とを有す
   ることを特徴とする給湯機能を有するヒートポンプシス
   テム。