JPH06159845A - 貯水，貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の貯湯式給湯装置を安価に改善して、夜
間電力等で貯湯タンクに冷水を蓄え、これを冷房負荷の
軽減に有効利用する。 【構成】 第２三方弁１２と第２貯湯タンク３の間の給
水配管６に、第１貯湯タンク２底に連なる給水分岐管１
７を分岐させる第４三方弁１４を介設し、ポンプ１０を
もつ熱交換器９と加熱タンク１の間の循環配管８に、タ
ンク３の頂部に連なる循環第１分岐管１８を分岐させる
第３三方弁１３を介設する。制御器２５により、蓄冷運
転指令に基づき、熱交換器９を蒸発器として働かせ、か
つ第１,第３三方弁１１,１３を共にタンク３に通じるよ
うに切り換えてここに冷水を貯える一方、冷水利用冷房
運転指令に基づき、第１,第３三方弁１１,１３を上記切
換位置にしたまま、熱交換器９を凝縮器として働かせ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、貯湯タンクの１つを蓄
冷槽に利用して、夏季における空気調和機の冷房負荷の
低減を図った貯水,貯湯式給湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、空気調和機は、図５に示すよう
に、圧縮機６２,四路切換弁６３,室外ファン６５をもつ
室外熱交換器６４,膨張弁６６および室内ファン６８を
もつ室内熱交換器６７を順次管路６９a〜６９fで循環接
続したヒートポンプ式冷媒回路６１で構成される。そし
て、冷房運転時には、四路切換弁６３を実線で示す通路
に切り換えて、圧縮機６２から吐出した冷媒ガスを、室
外熱交換器６４で放熱,凝縮させた後、膨張弁６６を経
て減圧して室内熱交換器６７に送り、ここで吸熱,蒸発
させて室内Ｒを冷却する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、真夏の昼間
には冷房等のために電力需要がピークに達し、大きな工
場等では供給電力がカットされる場合がある。かかる場
合、酷暑時の冷房を止める訳にはいかないので、空気調
和機の冷房負荷を減らして、少ない消費電力で室内を冷
房し続ける必要がある。また、夜間の安価な電力を利用
して冷熱を蓄え、これを昼間の空気調和機の冷房負荷の
軽減に用いることができれば、経済的であるうえ、電力
需要のピーク緩和にも役立つ。そこで、図５の冷媒回路
６１において、室内熱交換器６７と並列に蒸発器を、室
外熱交換器６４と並列に水冷式の熱交換器を夫々設け、
夜間は専ら上記蒸発器のみを働かせて、水を冷却してタ
ンクに貯えておき、昼間には室外熱交換器６４を停止す
る一方、貯えていた冷水を上記熱交換器に貫流して、冷
媒ガスを効率良く凝縮させ、冷房負荷を軽減する方法が
考えられる。しかしながら、この方法では、通常の冷媒
回路６１に加えて冷水タンクや蒸発器や水冷式の熱交換
器が必要になるため、設備費が高くなるとともに、広い
設置スペースが必要になるという問題がある。

【０００４】そこで、本発明の目的は、水温が高い夏季
の給湯負荷が小さいことに着目し、加熱タンク,貯湯タ
ンク,空気調和機を組み合わせた貯湯式給湯装置を改善
することにより、切換弁などの部材のみの追加という安
価な構成でもって、夜間電力等で冷熱を蓄え、これを昼
間等の冷房負荷の軽減に有効に利用でき、電力需要のピ
ーク緩和にも寄与しうる貯水,貯湯式給湯装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の貯水,貯湯式給湯装置は、図１,図２に例示
するように、加熱手段４,９により内部の水が加熱され
る加熱タンク１と、湯または水を貯える第１,第２貯湯
タンク２,３を立設し、上記加熱タンク１,第１,第２貯
湯タンク２,３の頂部に給湯配管５を、上記加熱タンク
１および第２貯湯タンク３の底部に第２三方弁１２を介
して給水配管６を夫々接続し、上記第１貯湯タンク２の
底部と第２貯湯タンク３の頂部を配管７で接続するとと
もに、室内,室外熱交換器６４,６７a〜６７cを含むヒー
トポンプ式冷媒回路６１の凝縮器または蒸発器として切
換動作せしめられる熱交換器９とポンプ１０とを介設し
た循環配管８の一端８aを上記加熱タンク１の底部に接
続する一方、第１三方弁１１を介して２つに分岐する上
記循環配管８の各他端８b,８cを上記加熱タンク１およ
び第２貯湯タンク３の底部に夫々接続してなるものにお
いて、上記第２三方弁１２と第２貯湯タンク３の間の給
水配管６に介設され、上記第１貯湯タンク２底に連なる
給水分岐管１７を分岐させる第４三方弁１４と、上記熱
交換器９と加熱タンク１の間の循環配管８に介設され、
上記第２貯湯タンク３の頂部に連なる循環第１分岐管１
８を分岐させる第３三方弁１３と、蓄冷運転指令を受け
て、上記熱交換器９を蒸発器として働かせるとともに、
上記第１,第３三方弁１１,１３を共に第２貯湯タンク３
に通じるように切り換えて第２貯湯タンク３に冷水を貯
える一方、冷水利用冷房運転指令を受けて、第１,第３
三方弁１１,１３を上記切換位置にしたまま、上記熱交
換器９を上記冷媒回路６１の蒸発器たる室内熱交換器６
７a〜６７cに対する凝縮器として働かせる制御器２５を
備えたことを特徴とする。

【０００６】また、上記貯水,貯湯式給湯装置の第１三
方弁１１と第２貯湯タンク３の間の循環配管８に、上記
第１貯湯タンク２底に連なる循環第２分岐管１９を分岐
させる第５三方弁１５を介設するとともに、上記制御器
２５により、蓄冷および冷水利用冷房運転時に上記第５
三方弁１５を第２貯湯タンク３に通じるように切り換え
る一方、蓄冷運転が終了して第２貯湯タンク３に冷水が
貯えられた時に上記第４,第５三方弁１４,１５を共に第
１貯湯タンク２に通じるように切り換えるようにしても
よい。さらに、上記貯水,貯湯式給湯装置の第３三方弁
１３と第２貯湯タンク３の間の上記循環第１分岐管１８
に排水弁１６を介設する一方、上記第２貯湯タンク３内
の水温を検出する貯水温度センサ２１,２２と、上記給
水配管６内の水温を検出する給水温度センサ２４を設け
るとともに、第２貯湯タンク３の蓄冷に先立っての排水
指令を受けて、上記制御器２５が、上記第２,第４三方
弁１２,１４を共に第２貯湯タンク３に通じるように切
り換え、上記貯水温度センサ２１,２２の検出水温Ｔ₁,
Ｔ₂が給水温度センサ２４の検出水温Ｔw付近に低下する
まで、上記排水弁１６を開成するようにもできる。一
方、上記排水弁１６を省略し、上記制御器２５が、上記
排水指令に代えて移送指令を受けて、第２,第４三方弁
１２,１４を共に第２貯湯タンク３に通じるように切り
換え、上記貯水温度センサ２１,２２の検出水温Ｔ₁,Ｔ₂
が給水温度センサ２４の検出水温Ｔw付近に低下するま
で、第２貯湯タンク３内の湯を第１貯湯タンク２に移送
するように制御するようにもできる。

【０００７】

【作用】請求項１に記載の貯水,貯湯式給湯装置におい
て、蓄冷運転指令がない場合は、第１三方弁１１が第２
貯湯タンク３に,第３三方弁１３が加熱タンク１に,第４
三方弁１４が第２貯湯タンク３に,第５三方弁１５が第
２貯湯タンク３に夫々通じるように切り換えられ、循環
配管８のポンプ１０の駆動により、水が、凝縮器として
働く熱交換器９,加熱タンク１,第１,第２貯湯タンク２,
３の順に循環されて加熱,沸上げられる。水が沸上がる
と、ポンプ１０を停止し、給水配管６の第２,第４三方
弁１２,１４の組合わせ切り換えで、水道水を加熱タン
ク１,第１,第２貯湯タンク２,３のいずれかの底部に供
給し、そのタンクの頂部から給湯配管５を経て出湯す
る。一方、制御器２５は、夜間等に蓄冷運転指令を受け
ると、熱交換器９を蒸発器として働かせ、第１,第３三
方弁１１,１３を共に第２貯湯タンク３に通じるように
切り換えるので、第２貯湯タンク３内の水のみが、ポン
プ１０により熱交換器９を経て循環せしめられて冷却さ
れ、第２貯湯タンク３に冷水が蓄えられることになる。
次いで、昼間等に冷水利用冷房運転指令を受けた制御器
２５は、第１,第３三方弁１１,１３を上記切換位置にし
たまま、上記熱交換器９を（冷媒回路６１の蒸発器たる
室内熱交換器６７a〜６７cに対する)凝縮器として働か
せるので、第２貯湯タンク３内の冷水は、ポンプ１０に
より循環せしめられて上記熱交換器９で熱を奪い、上記
冷媒回路６１の凝縮器における冷媒の凝縮を促進する。
従って、室内を冷房している室内熱交換器６７a〜６７c
の冷房負荷が軽減され、電力需要のピーク時においても
消費電力を減らして冷房運転を続行でき、ピーク緩和に
も寄与することができる。

【０００８】請求項２に記載の貯水,貯湯式給湯装置で
は、第１三方弁１１と第２貯湯タンク３の間の循環配管
８に第５三方弁１５が介設され、この弁から第１貯湯タ
ンク２の底へ循環第２分岐管１９が分岐している。そし
て、制御器２５は、蓄冷および冷水利用冷房運転時に上
記第５三方弁１５を第２貯湯タンク３に通じるように切
り換える。すると、循環配管８は第１貯湯タンク２から
遮断されて、上述と同じく第２貯湯タンク３内の水のみ
がポンプ１０により熱交換器９を経て循環せしめられ、
第２貯湯タンク３を用いた蓄冷または冷水利用冷房運転
が行なわれる。一方、制御器２５は、蓄冷運転が終了し
て第２貯湯タンク３に冷水が貯えられたとき、第４,第
５三方弁１４,１５を共に第１貯湯タンク２に通じるよ
うに切り換える。すると、給水配管６と循環配管８が冷
水を貯えた第２貯湯タンク３から夫々遮断されるので、
給水圧による第２貯湯タンク３からの貯えた冷水の流出
および循環する湯の第２貯湯タンク３への流入が夫々防
止される。

【０００９】請求項３に記載の貯水,貯湯式給湯装置で
は、第３三方弁１３と第２貯湯タンク３の間の循環第１
分岐管１８に排水弁１６が介設され、第２貯湯タンク３
に貯水温度センサ２１,２２が、給水配管６に給水温度
センサ２４が夫々設けられている。そして、制御器２５
は、第２貯水タンク３の蓄冷に先立っての排水指令を受
けると、第２,第４三方弁１２,１４を共に第２貯水タン
ク３に通じるように切り換え、排水弁１６を開成する。
すると、給水配管６から第２貯湯タンク３に水道水が供
給されるとともに、タンク３内の湯が排水弁１６から排
出されて、タンク３の貯水温度センサ２１,２２で検出
される水温Ｔ₁,Ｔ₂は、給水温度センサ２４で検出され
る水道水の水温Ｔw付近まで低下する。第２貯湯タンク
３の水温が水道水の水温Ｔw付近まで低下すると、排水
弁１６が閉じられる。

【００１０】請求項４に記載の貯水,貯湯式給湯装置で
は、請求項３の装置の排水弁１６が省略される一方、制
御器２５は、第２貯湯タンク３の蓄冷に先立っての移送
指令を受けると、第２,第４三方弁１２,１４を共に第２
貯湯タンク３に通じるように切り換える。すると、給水
配管６から第２貯湯タンク３に水道水が供給されると共
に、タンク３内の湯が頂部の配管７を経て第１貯湯タン
ク２の底部に移送されて、第２貯湯タンク３の貯水温度
センサ２１,２２で検出される水温Ｔ₁,Ｔ₂は、給水温度
センサ２４で検出される水道水の水温Ｔw付近まで低下
する。第２貯湯タンク３の水温が水道水の水温Ｔw付近
まで低下すると、制御器２５は移送を終了する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例により詳細に説
明する。図１は、貯水,貯湯式給湯装置の給湯配管系の
一例を示す回路図であり、この給湯装置は、加熱手段と
しての電気ヒータ４を内蔵する加熱タンク１と、湯を貯
える第１貯湯タンク２と、湯または冷水を貯える第２貯
湯タンク３とを立設し、加熱タンク１および第１,第２
貯湯タンク２,３の頂部に給湯配管５を、加熱タンク１
および第２貯湯タンク３の底部に第２三方弁１２を介し
て給水配管６を夫々接続し、第１貯湯タンク２の底部と
第２貯湯タンク３の頂部を配管７で接続している。ま
た、図２に示す冷媒回路６１の凝縮器または蒸発器に切
り換えられる二重管式の熱交換器９とポンプ１０とを介
設した循環配管８の一端８aを加熱タンク１の底部に接
続する一方、第１三方弁１１を介して２つに分岐する循
環配管８の他端８b,８cを、加熱タンク１,第２貯湯タン
ク３の底部に夫々接続している。

【００１２】上記第２三方弁１２と第２貯湯タンク３の
間の給水配管６には、第１貯湯タンク２の底部に連なる
給水分岐管１７を分岐させる第４三方弁１４を介設し、
上記熱交換器９と加熱タンク１の間の循環配管８には、
第２貯湯タンク３の頂部に連なる循環第１分岐管１８を
分岐させる第３三方弁１３を介設し、上記第１三方弁１
１と第２貯湯タンク３の間の循環配管８には、第１貯湯
タンク２の底部に連なる循環第２分岐管１９を分岐させ
る第５三方弁１５を介設している。また、上記循環第１
分岐管１８から、自動排水用の排水管２０を分岐させ、
その先端に排水弁１６を介設する。一方、第２貯湯タン
ク３には、タンク内の頂部,底部の水温を検出する第１
貯水温度センサ２１,第２貯水温度センサ２２を設け、
第１貯湯タンク２には、タンク内の底部の湯温を検出す
る湯温度センサ２３を設けるとともに、給水配管６に
は、供給される水道水の水温を検出する給水温度センサ
２４を設けている。さらに、上記各センサ２１〜２４か
らの検出信号および図示しない制御装置からの種々の指
令信号に基づいて、上記熱交換器９を凝縮器,蒸発器の
いずれかに切換動作させ、各三方弁１１〜１５の切換、
排水弁１６の開閉およびポンプ１０の発停を制御する制
御器２５を設けている。

【００１３】なお、給水配管６の入口側は、絶縁管２
６,減圧弁２７を経て給水口２８に連なる一方、減圧弁
２７の手前から分岐管が給水出口２９に連なるととも
に、絶縁管２６の手前と給湯配管５に介設した自動混合
栓３２とを、逆止弁３１を介設した連絡管３０で接続し
ている。また、給水配管６の第２三方弁１２の合流側と
２つの分岐側を夫々抵抗をもつ流量調整管３３,３４で
接続する。また、給湯配管５の出口側は、先端が給湯口
３６である絶縁管３５になっており、自動混合栓３２の
手前の給湯配管５には、逃し弁３７とフロースイッチ３
８を介設し、第１,第２貯湯タンク２,３の間に第１開閉
弁３９を介設する。さらに、加熱タンク１,第１貯湯タ
ンク２,第２貯湯タンク３の各底部を、先端に排水弁４
１,中間に第２,第３開閉弁４２,４３を夫々介設した手
動排水用の排水管４０で接続している。

【００１４】上記制御器２５は、図示しないシステム全
体の制御装置からの蓄冷運転指令信号を受けて、熱交換
器９を図２に示す冷媒回路６１の蒸発器として働かせる
とともに、第１,第３三方弁１１,１３を共に第２貯湯タ
ンク３に通じるように切り換え、ポンプ１０を起動して
水を熱交換器９と第２貯湯タンク３との間でのみ循環さ
せて、第２貯湯タンク３に冷水を貯える一方(図３のＳ
６参照)、冷水利用冷房運転指令信号を受けて、第１,第
３三方弁１１,１３を上記切換位置にしたまま、上記熱
交換器９を上記冷媒回路６１の凝縮器として働かせ、ポ
ンプ１０を起動するようになっている(図３のＳ１２参
照)。また、制御器２５は、上記蓄冷および冷水利用冷
房運転時に、水を第２貯湯タンク３のみへ循環させるべ
く第５三方弁１５をこのタンク３に通じるように切り換
える一方、蓄冷運転が終了して第２貯湯タンク２に冷水
が貯えられた時に、第４,第５三方弁１４,１５を共に第
１貯湯タンク２に通じるように切り換えて、給水圧によ
る第２貯湯タンク３からの貯えた冷水の流出および循環
する湯の第２貯湯タンク３への流入を防止する。更に、
制御器２５は、第２貯湯タンク３の蓄冷に先立って上記
制御装置から排水指令信号を受けて、出湯動作中でない
ことを確認した上で、第２貯湯タンク３に水道水を供給
すべく第２,第４三方弁１２,１４を共にこのタンク３に
通じるように切り換え、このタンク頂部の第１貯水温度
センサ２１の検出水温Ｔ₁およびタンク底部の第２貯水
温度センサ２２の検出水温Ｔ₂が、給水温度センサ２４
の検出水温Ｔw付近に低下するまで(Ｔ₁,Ｔ₂＜Ｔw−α、
(α:正定数,例えば６℃)、図４のＳ１１,１３参照)、ま
たは開成時間が所定値(例えば５分)を超えるまで(図４
のＳ１２参照)排水弁１６を開成して、第２貯湯タンク
３内の温水を排出するようになっている。

【００１５】図２は、本発明の貯水,貯湯式給湯装置の
ヒートポンプ式冷媒回路の一例を示す回路図であり、図
５の従来例と同じ部材には同一番号を付している。この
冷媒回路６１は、図５の室内熱交換器６７を夫々の室内
膨張弁５１a〜５１cをもつ互いに並列な複数のもの６７
a〜６７cにするとともに、膨張弁６６に向かう管路６９
dに液閉鎖弁５２とフィルタ５６付きの受液器５３とを
介設し、管路６９eにガス閉鎖弁４８を介設している。
また、圧縮機６２の吐出管路６９aに第１電磁開閉弁４
４を介設し、この手前から第２電磁開閉弁４５と第１閉
鎖弁４７を介設した第１管路４９aを分岐させて、その
先端を熱交換器９の一端に接続する一方、熱交換器９の
他端と受液器５３とを、第２閉鎖弁５９,フィルタ５７,
第４電磁開閉弁４６を介設した第２管路４９cで接続し
ている。そして、第１閉鎖弁４７の圧縮機側の第１管路
４９aを、第３電磁開閉弁５０を介設した第３管路４９e
により、圧縮機６２の吸込管路６９fに接続する一方、
受液器５３と吸込管路６９fのアキュムレータ５８を、
キャピラリチューブ５５をもつ低圧側の温度を検出する
ための第４管路５４で接続している。

【００１６】上記構成の貯水,貯湯式給湯装置の通常運
転および蓄冷,冷水利用冷房運転の動作を、図３を参照
しつつ次に述べる。制御器２５は、運転が始まると、ま
ずステップＳ１で初期設定を行ない、次いでステップＳ
２で、システム全体の制御装置(図示せず)からの蓄冷指
令信号の有無を判断する。そして、この信号が無けれ
ば、蓄熱,給湯のみの通常運転をすべくステップＳ３に
進んで、第１,第３,第４,第５三方弁１１,１３,１４,１
５を共にオフにし、かつ第２三方弁１２をオンまたはオ
フにする。ここで、各三方弁１１,１３〜１５がオフと
は、その三方弁が図１の破線で示す通路側に、逆に、各
三方弁がオンとは、その三方弁が図１の実線で示す通路
側に夫々切り換わることをいう(以下同じ)。従って、こ
れにより第１三方弁１１が第２貯湯タンク３に,第３三
方弁１３が加熱タンク１に,第４三方弁１４が第２貯湯
タンク３に,第５三方弁１５が第２貯湯タンク３に夫々
通じ、続いて、ステップＳ４で多機能ヒートポンプ制御
が行なわれる。

【００１７】即ち、制御器２５は、図２に示す冷媒回路
６１の四路切換弁６３を破線で示す通路側に切り換え、
第１電磁開閉弁４４と第３電磁開閉弁５０を閉じ,第２
電磁開閉弁４５を開き、管路６９dの液閉鎖弁５２を閉
じて、圧縮機６２からの吐出冷媒を図２の実線矢印の如
く循環させ、図１の熱交換器９を凝縮器として働かせ
る。同時に、図１に示す給湯配管系のポンプ１０を正転
起動して、図１の実線矢印で示すように水を上記熱交換
器９,加熱タンク１,第１,第２貯湯タンク２,３の順に循
環させる。これによって、熱交換器９を通る際の加熱で
３つのタンク１,２,３内の水が全体的に沸上げられ、必
要に応じて電気ヒータ４に深夜電力等を供給すれば、沸
上げを促進することができる。ここで、第５三方弁１５
をオンに切り換えれば、第２貯湯タンク３が循環路から
遮断されて、第１貯湯タンク２の底部の矢印Ａで示すよ
うに、水を加熱タンク１と第１貯湯タンク２のみに循環
させることができる。一方、第１三方弁１１をオン,第
２三方弁１２をオフに切り換えれば、第１,第２貯湯タ
ンク２,３が循環路から遮断されて、加熱タンク１の底
部の矢印Ｂで示すように、水を加熱タンク１のみに循環
させることができる。上述の場合は、冷媒回路６１の室
外熱交換器６４が蒸発器として働いて、外気から熱を吸
収しているが、四路切換弁６３を実線で示す通路側に切
り換え、膨張弁６６を閉じ,液閉鎖弁５２を開いて、液
冷媒を矢印Ａ,Ｂで示すように循環させて室内熱交換器
６７a〜６７cで蒸発させれば、室内を冷房することもで
きる。

【００１８】次に、制御器２５は、例えば夏季の夜間な
どに蓄冷運転指令信号を受けると、図３のステップＳ２
で指令信号有と判断して、ステップＳ５に進んで、所定
の蓄冷時間帯(例えば午後１１時から午前５時まで)にあ
るか否かを判断し、肯と判断すれば、ステップＳ６に進
んで、蓄冷運転を開始する。即ち、制御器２５は、図２
に示す冷媒回路６１の四路切換弁６３を実線で示す通路
側に切り換え、第１電磁開閉弁４４と第３電磁開閉弁５
０を開き,第２電磁開閉弁４５を閉じ、管路６９dの液閉
鎖弁５２を閉じて、圧縮機６２からの吐出冷媒を図２の
破線矢印の如く循環させ、図１の熱交換器９を蒸発器と
して働かせる。同時に、図１に示す給湯配管系の第１,
第５三方弁１１,１５をオフ、第３三方弁１３をオン、
第２,第４三方弁１２,１４をオンまたはオフに夫々切り
換え、ポンプ１０を逆転起動する。すると、循環路が第
２貯湯タンク３のみとつながり、第２貯湯タンク３内の
水のみが、図１の破線矢印で示すようにポンプ１０によ
り上記熱交換器９を経て循環せしめられて冷却され、第
２貯湯タンク３に冷水が貯えられることになる。この場
合、冷媒回路６１の室外熱交換器６４が凝縮器として働
いて、外気に熱を放出しているが、四路切換弁６３を破
線で示す通路側に切り換え、膨張弁６６を閉じ,ガス閉
鎖弁４８を開いて、ガス冷媒を矢印Ｃ,Ｄで示すように
循環させて室内熱交換器６７a〜６７cで凝縮させれば、
室内を暖房することも可能である。なお、第２,第４三
方弁１２,１４は、水道水をいずれかのタンク１,２,３
の底部に切換供給して出湯時のタンクを選択するための
ものであるので、上述の通常運転および蓄冷運転の際
は、オン,オフのいずれでも水の循環に影響しない。

【００１９】かくて、ステップＳ５の蓄冷時間帯が経過
したとき、または第２貯湯タンク３の第１,第２貯水温
度センサ２１,２２が所定の冷水温度を検出したとき、
制御器２５は、蓄冷運転が終了したと判断する。そし
て、以降の通常運転に備えてセンサからの信号入力を第
１貯湯タンク２の湯温度センサ２３側に切り換え、第
４,第５三方弁１４,１５を共に第１貯湯タンク２に通じ
るように、つまりオンに切り換える。すると、冷水を貯
えた第２貯湯タンク３が、給水配管６および循環配管８
に対して夫々遮断されるので、水道水の給水圧の作用に
よる第２貯湯タンク３からの冷水の流出が防止され、か
つ循環配管８を循環する湯の第２貯湯タンク３への流入
が防止される。従って、安価な夜間電力等で作った冷水
を、昼間等の冷水利用冷房運転が始まるまで、第２貯湯
タンク３に確実かつ有効に貯えておくことができる。

【００２０】続いて、制御器２５は、図３のステップＳ
７で、所定の出湯優先時間帯(例えば午前５時から午後
６時まで)にあるか否かを判断し、肯と判断すれば、ス
テップＳ８に進んで、第２貯湯タンク３の頂部の第１貯
水温度センサ２１が検出する水温Ｔ₁が、出湯可能な４
０℃を超えるか否かを判断する。そして、４０℃を超え
ると判断すれば、ステップＳ９に進んで、第２,第４三
方弁１２,１４を共にオフに切り換え、図１の一点鎖線
矢印で示すように、給水配管６からの水道水を第２貯湯
タンク３の底部に供給し、このタンク３の頂部から給湯
配管５を経る出湯を可能にする。なお、ステップＳ７で
出湯優先時間帯にないと判断した場合も、上記ステップ
Ｓ９の進んで、同じ処理をする。一方、ステップＳ８で
４０℃以下と判断すれば、ステップＳ１０に進んで、第
２,第４,第５三方弁１２,１４,１５を共にオンに,第３
三方弁１３をオフに,第１三方弁１１をオンまたはオフ
にする。すると、図１の矢印Ｃ,Ｄで示すように第２,第
４三方弁１２,１４を経てそれぞれ加熱タンク１,第１貯
湯タンク２の底部に水道水が供給され、これらのタンク
の頂部からの出湯が可能になる。ここで、第２三方弁１
２のみをオフにすれば第１貯湯タンク２のみから、第４
三方弁１４のみをオフにすれば加熱タンク１のみからの
出湯が可能になる。また、第３三方弁１３がオフ,第５
三方弁１５がオンなので、この状態で第１三方弁１１を
オフにしてポンプ１０を正転駆動すれば、タンク１,２
の水を熱交換器９を経て循環でき、第１三方弁１１をオ
ンにして同様にすれば、タンク１のみの水を同様に循環
できて、これらのタンク内の水を熱交換器９で沸上げる
ことができる。

【００２１】さらに、制御器２５は、制御装置からの冷
水利用冷房運転指令を受けて、図３のステップＳ１１
で、所定の冷水利用冷房時間帯(例えば午後１時から午
後４時まで)に有るか否かを判断し、肯と判断すれば、
ステップＳ１２に進んで、第２貯湯タンク３に貯えた冷
水を用いた冷水利用冷房制御を行なう。即ち、制御器２
５は、図１に示す給湯配管系の各三方弁を図３のステッ
プＳ６で述べた蓄冷運転時と同じ切換位置(ＳＶ１１,１
５オフ、ＳＶ１３オン、ＳＶ１２,１４オンまたはオフ)
にしたまま、ポンプ１０を正転起動して、水を、図１の
破線矢印で示すのと逆方向に第２貯湯タンク３と熱交換
器９との間のみで循環させる。また、図２に示す冷媒回
路６１の四路切換弁６３を実線で示す通路側に切り換
え、第１電磁開閉弁４４と第３電磁開閉弁５０と膨張弁
６６を閉じ,第２電磁開閉弁４５と液閉鎖弁５２とガス
閉鎖弁４８を開いて、圧縮機６２からの吐出冷媒を図２
の一点鎖線矢印の如く循環させ、室内熱交換器６７a〜
６７cを蒸発器として働かせて室内を冷房するととも
に、室外熱交換器６４を働かせずに、図１の熱交換器９
を凝縮器として働かせる。

【００２２】これにより、第２貯湯タンク３内に貯えら
れた冷水は、ポンプ１０により循環せしめられて上記熱
交換器９を冷却し、冷媒回路６１の凝縮器における冷媒
の凝縮を、室外熱交換器６４における空冷の場合に比し
て大幅に促進する。従って、室内を冷房している室内熱
交換器６７a〜６７cの冷房負荷が軽減され、真夏等の電
力需要のピーク時においても消費電力を減じつつ冷房運
転を続行でき、電力需要のピーク緩和にも寄与すること
ができる。つまり、加熱タンク１、貯湯タンク２,３お
よび空気調和機の冷媒回路６１を組み合わせた従来の貯
湯式給湯装置において、水道水の水温が高い夏季は給湯
負荷が小さく、貯湯タンクに余裕も生じることに着目
し、この装置に第３〜第５三方弁１３〜１５等の僅な部
材のみを追加して、安価な夜間電力等で冷熱を蓄え、こ
れを昼間等の冷房負荷の軽減に有効利用でき、電力需要
のピーク緩和にも役立つ安価な構成の貯水,貯湯式給湯
装置が得られるのである。なお、この冷水利用冷房運転
は、ステップＳ１１の所定時間が経過したとき、または
第２貯湯タンク３の第１,第２貯水温度センサ２１,２２
が熱交換器９での冷却に伴う所定の水温上昇を検出した
とき、制御器２５により終了される。

【００２３】最後に、制御器２５は、図３のステップＳ
１３で、所定の出湯ピーク時間帯(例えば風呂を使う午
後６時から午後９時まで)にあるか否かを判断し、肯と
判断すれば、ステップＳ１４に進んで、ピーク時間制御
を行なう。このピーク時間制御は、ステップＳ８〜Ｓ１
０で述べた出湯制御と略同じであるが、多量の湯が必要
とされる。従って、第１,第２貯水温度センサ２１,２
２、湯温度センサ２３および必要に応じた追加のセンサ
からの検出信号に基づき、制御器２５がどのタンク１,
２,３が最も沸上がっているかを判断し、第２,第４三方
弁１２,１４の切換を組合わせて、そのタンクの底部に
給水配管６からの水道水を供給して、そのタンクの頂部
から給湯配管５を経て出湯させる。ここで、出湯中は出
湯タンクを循環路から遮断するために、出湯タンクが、
加熱タンク１の場合は第１三方弁１１をオフ、第１貯湯
タンク２の場合は第５三方弁１５をオフ、第２貯湯タン
ク３の場合は第５三方弁１５をオンにする。また、出湯
後は、タンク内の水を凝縮器として働く熱交換器９を経
てポンプ１０により循環させて沸上げるべく、ステップ
Ｓ３で述べたように、第１,第３,第５三方弁１１,１３,
１５を共にオフにして、３つのタンク１,２,３に水を循
環させ、あるいはステップＳ８で述べたように、第３三
方弁１３をオフ,第５三方弁１５をオン,第１三方弁１１
をオフまたはオンにして、２つのタンク１,２またはタ
ンク１のみに水を循環させ、必要に応じてタンク１の電
気ヒータ４を併用するのである。以上の一連の処理が終
われば、制御器２５は、処理をステップＳ２に戻すこと
になる。

【００２４】図４は、図３のステップＳ１２の冷水利用
冷房運転の結果、第２貯湯タンク３内の冷水が暖められ
て温水になった場合、ステップＳ６の蓄冷運転に先立っ
て行なわれる自動排水制御の流れを示すフローチャート
である。制御器２５は、図示しないシステム全体の制御
装置から排水指令信号を受けると、図４のステップＳ１
で給湯配管５に介設したフロースイッチ３８(図１参照)
により出湯中か否かを判断し、否と判断すれば、排水が
できるとしてステップＳ５に進み、第２,第４三方弁１
２,１４をオフ、第３三方弁１３をオンにし、循環第１
分岐管１８から分岐する排水管２０の排水弁１６をオ
ン、即ち開成する。そして、ステップＳ６で、排水積算
タイマによる所定の排水時間(例えば５分)の計時を開始
させる。すると、第２貯湯タンク３のみが循環路８に連
通し、給水配管６の第２,第４三方弁１２,１４が第２貯
湯タンク３に通じるので、このタンク３の底部に水道水
が供給されるとともに、タンク３内の湯が頂部の循環第
１分岐管１８から排水管２０を経て排出され、タンク３
内の水温は徐々に低下する。

【００２５】一方、図４のステップＳ１で出湯中と判断
すれば、ステップＳ２に進んで、第２貯湯タンク３の頂
部の第１貯水温度センサ２１が検出する水温Ｔ₁が、た
とえば４０℃以上であるか否かを判断し、以上の場合
は、出湯中ゆえ排水せずに給水のみを行なうべくステッ
プＳ４に進んで、第２,第３,第４三方弁１２,１３,１４
を共にオフにし、排水弁１６をオフつまり閉成し、ステ
ップＳ６で、上述と同様に所定の排水時間の計時を始め
る。すると、第２貯湯タンク３の底部に上述と同様に水
道水が供給され、タンク３内の湯は、循環第１分岐管１
８の先端が第３三方弁１３で閉ざされているので、配管
７を経て第１貯湯タンク２の底部に送り込まれて、タン
ク３内の水温は徐々に低下する。また、ステップＳ２で
水温Ｔ₁が４０℃未満の場合は、出湯中でタンク３の湯
温度が低いのでステップＳ３に進んで、第２,第４三方
弁１２,１４をオンにし、他のタンク１,２に給水してこ
のタンクから出湯させるとともに、排水弁１６をオフに
して、タンク３からの排水を中止する。従って、ステッ
プＳ７で排水積算タイマの計時を停止し、ステップＳ８
で排水を中止する。

【００２６】制御器２５は、排水積算タイマがステップ
Ｓ６で計時を始めると、ステップＳ９,Ｓ１０で、給水
温度センサ２４に水道水の温度Ｔwを検出させ、ステッ
プＳ１１で、タンク３の頂部の第１貯水温度センサ２１
の検出水温Ｔ₁が、検出水温Ｔw＋α(α:例えば６℃)未
満であるか否かを判断し、未満ならばステップＳ１３に
進んで、さらにタンク３の底部の第２貯水温度センサ２
２の検出水温Ｔ₂が、(Ｔw＋α)未満であるか否かを判断
する。そして、未満と判断すれば、タンク３内の水温が
水道水の水温付近まで低下したとしてステップＳ１４に
進んで、排水弁１６を閉じて排水制御を終了する。一
方、ステップＳ１１またはＳ１３で否と判断すれば、ス
テップＳ１２に進んで、排水積算タイマが所定の排水時
間の計時を終えたか否かを判断し、終えたと判断すれ
ば、過剰排水を防止すべくステップＳ１９に進んで排水
制御を終了する一方、終えていないと判断すれば、ステ
ップＳ１の処理に戻る。

【００２７】以上の自動排水制御により、先行する冷水
利用冷房運転で上昇した第２貯湯タンク３内の水温は、
蓄冷運転開始時(図３のＳ６参照)には略水道水の温度ま
で低下しており、この低温の水を熱交換器９で冷却すれ
ばよいので、蓄冷運転時の消費電力を低減することがで
き、貯水,貯湯式給湯装置の省エネルギを図ることがで
きる。

【００２８】上記自動排水制御と同様の省エネルギ効果
は、フローチャートには示さないが、次に述べる温水移
送制御によっても奏される。すなわち、制御器２５は、
蓄冷運転に先立って制御装置から入力される移送指令信
号を受けると、排水弁１６を閉じたまま、第１〜第５三
方弁１１〜１５を総てオフにし、ポンプ１０を逆転駆動
する。すると、タンク３の底部に給水配管６から水道水
が幾分供給されつつ、循環第１分岐管１８は先端が第３
三方弁１３で閉ざされているので、水が配管７側から図
１の実線矢印で示すと逆の方向にタンク３,２,１を順に
通って循環し、先行する冷水利用冷房運転で高温になっ
た第２貯湯タンク３内の水は、第１貯湯タンク２や加熱
タンク１に移送される。この移送は、第２貯湯タンク３
の第１,第２貯水温度センサ２１,２２で検出される水温
Ｔ₁,Ｔ₂が、給水温度センサ２４で検出される水道水の
水温Ｔw付近に低下するまで続けられる。この温水移送
制御では、第２貯湯タンク３内の温水を排出せずに移送
しているので、第２貯湯タンク３への蓄冷運転時の消費
電力が低減できるばかりでなく、蓄熱,給湯の通常運転
時の消費電力が低減でき、省エネルギ効果が大きい。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
貯水,貯湯式給湯装置は、加熱タンクと第１,第２貯湯タ
ンクを立設し、これらのタンク頂部に給湯配管を、加熱
タンク,第２貯湯タンクの底部に第２三方弁を介して給
水配管を夫々接続し、第１,第２貯湯タンクの底部と頂
部を配管で接続する一方、冷媒回路の凝縮器,蒸発器と
して切換動作せしられる熱交換器とポンプを介設した循
環配管の一端を加熱タンクの底部に接続し、第１三方弁
を介して２つに分岐する循環配管の各他端を上記加熱タ
ンクと第２貯湯タンクの底部に夫々接続してなるものに
おいて、第２三方弁と第２貯湯タンクの間の給水配管
に、第１貯湯タンク底に連なる給水分岐管を分岐させる
第４三方弁を介設し、熱交換器と加熱タンクの間の循環
配管に、第２貯湯タンクの頂部に連なる循環第１分岐管
を分岐させる第３三方弁を介設するとともに、制御器に
よって、蓄冷運転指令に基づき、熱交換器を蒸発器とし
て働かせ、かつ第１,第３三方弁を共に第２貯湯タンク
に通じるように切り換えて第２貯湯タンクに冷水を貯え
る一方、冷水利用冷房運転指令に基づき、第１,第３三
方弁を上記切換位置にしたまま、熱交換器を凝縮器とし
て働かせるようにしているので、従来の貯湯式給湯装置
を、切換弁等の僅かな部材の追加で安価に改善して、夜
間電力等で第２貯湯タンクに冷水を蓄え、これを昼間等
の冷房負荷の軽減に有効利用でき、電力需要のピーク緩
和にも寄与することができる。

【００３０】また、第１三方弁と第２貯湯タンクの間の
循環配管に、第１貯湯タンク底に連なる循環第２分岐管
を分岐させる第５三方弁を介設し、上記制御器により、
蓄冷および冷水利用冷房運転時に上記第５三方弁を第２
貯湯タンクに通じるように切り換えさせる一方、蓄冷運
転の終了で第２貯湯タンクに冷水が貯えられた時に第
４,第５三方弁を共に第１貯湯タンクに通じるように切
り換えさせれば、第２貯湯タンクに関する冷水の流出や
湯の流入が防止され、蓄冷を確実化できる。加えて、第
３三方弁と第２貯湯タンクの間の上記循環第１分岐管に
排水弁を介設し、第２貯湯タンク内の水温を貯水温度セ
ンサで検出し、給水配管内の水温を給水温度センサで検
出するとともに、上記制御器によって、第２貯湯タンク
の蓄冷に先立つ排水指令に基づき、第２,第４三方弁を
共に第２貯湯タンクに通じるように切り換え、貯水温度
センサの検出水温が給水温度センサの検出水温付近に低
下するまで、排水弁を開かせるようにすれば、低い水道
水の温度から水を冷却して蓄冷を行なえるので、蓄冷運
転の消費電力を低減して省エネルギを図ることができ
る。さらに、制御器よって、上記排水指令に代わる移送
指令に基づき、第２,第４三方弁を同様に切り換え、貯
水温度センサの検出水温が給水温度センサの検出水温付
近に低下するまで、第２貯湯タンク内の湯を第１貯湯タ
ンクに移送するように制御させれば、蓄冷運転の消費電
力の低減のみならず、移送された湯により蓄熱,給湯の
通常運転の消費電力が低減でき、省エネルギ効果が大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の貯水,貯湯式給湯装置の給湯配管系
の一実施例を示す回路図である。

【図２】 上記給湯装置のヒートポンプ式冷媒回路の一
実施例を示す回路図である。

【図３】 上記給湯装置の全般的動作の流れを示すフロ
ーチャートである。

【図４】 上記給湯装置の自動排水制御の流れを示すフ
ローチャートである。

【図５】 従来の空気調和機を示す回路図である。

【符号の説明】

１…加熱タンク、２…第１貯湯タンク、３…第２貯湯タ
ンク、４…電気ヒータ、５…給湯配管、６…給水配管、
７…配管、８…循環配管、８a…一端、８b,８c…他端、
９…熱交換器、１０…ポンプ、１１…第１三方弁、１２
…第２三方弁、１３…第３三方弁、１４…第４三方弁、
１５…第５三方弁、１６…排水弁、１７…給水分岐管、
１８…循環第１分岐管、１９…循環第２分岐管、、２１
…第１貯水温度センサ、２２…第２貯水温度センサ、２
４…給水温度センサ、２５…制御器、６１…冷媒回路、
６４…室外熱交換器、６７a〜６７c…室内熱交換器、Ｔ
₁,Ｔ₂,Ｔw…検出水温。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 光陽 滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の２ ダイキン工業株式会社滋賀製作所内 (72)発明者 杉本 孝之 滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の２ ダイキン工業株式会社滋賀製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱手段（４,９)により内部の水が加熱
   される加熱タンク(１)と、湯または水を貯える第１,第
   ２貯湯タンク(２,３)を立設し、上記加熱タンク(１),第
   １,第２貯湯タンク（２,３)の頂部に給湯配管(５)を、
   上記加熱タンク(１)及び第２貯湯タンク(３)の底部に第
   ２三方弁(１２)を介して給水配管(６)を夫々接続し、上
   記第１貯湯タンク(２)の底部と第２貯湯タンク(３)の頂
   部を配管(７)で接続すると共に、室内,室外熱交換器(６
   ４,６７a〜６７c)を含むヒートポンプ式冷媒回路(６１)
   の凝縮器または蒸発器として切換動作せしめられる熱交
   換器(９)とポンプ(１０)とを介設した循環配管(８)の一
   端(８a)を上記加熱タンク(１)の底部に接続する一方、
   第１三方弁(１１)を介して２つに分岐する上記循環配管
   (８)の各他端(８b,８c)を上記加熱タンク(１)および第
   ２貯湯タンク(３)の底部に夫々接続してなる貯水,貯湯
   式給湯装置において、 上記第２三方弁(１２)と第２貯湯タンク(３)の間の給水
   配管(６)に介設され、上記第１貯湯タンク(２)底に連な
   る給水分岐管(１７)を分岐させる第４三方弁(１４)と、 上記熱交換器(９)と加熱タンク(１)の間の循環配管(８)
   に介設され、上記第２貯湯タンク(３)の頂部に連なる循
   環第１分岐管(１８)を分岐させる第３三方弁(１３)と、 蓄冷運転指令を受けて、上記熱交換器(９)を蒸発器とし
   て働かせると共に、上記第１,第３三方弁(１１,１３)を
   共に第２貯湯タンク(３)に通じるように切り換えて第２
   貯湯タンク(３)に冷水を貯える一方、冷水利用冷房運転
   指令を受けて、第１,第３三方弁(１１,１３)を上記切換
   位置にしたまま、上記熱交換器(９)を上記冷媒回路(６
   １)の蒸発器たる室内熱交換器(６７a〜６７c)に対する
   凝縮器として働かせる制御器(２５)を備えたことを特徴
   とする貯水,貯湯式給湯装置。
2. 【請求項２】 上記第１三方弁(１１)と第２貯湯タンク
   (３)の間の循環配管(８)に、上記第１貯湯タンク(２)底
   に連なる循環第２分岐管(１９)を分岐させる第５三方弁
   (１５)を介設するとともに、上記制御器(２５)により、
   蓄冷および冷水利用冷房運転時に上記第５三方弁(１５)
   を第２貯湯タンク(３)に通じるように切り換える一方、
   蓄冷運転が終了して第２貯湯タンク(３)に冷水が貯えら
   れた時に上記第４,第５三方弁(１４,１５)を共に第１貯
   湯タンク(２)に通じるように切り換える請求項１に記載
   の貯水,貯湯式給湯装置。
3. 【請求項３】 上記第３三方弁(１３)と第２貯湯タンク
   (３)の間の上記循環第１分岐管(１８)に排水弁(１６)を
   介設する一方、上記第２貯湯タンク(３)内の水温を検出
   する貯水温度センサ(２１,２２)と、上記給水配管(６)
   内の水温を検出する給水温度センサ(２４)を設けるとと
   もに、第２貯湯タンク(３)の蓄冷に先立っての排水指令
   を受けて、上記制御器(２５)が、上記第２,第４三方弁
   (１２,１４)を共に第２貯湯タンク(３)に通じるように
   切り換え、上記貯水温度センサ(２１,２２)の検出水温
   (Ｔ₁,Ｔ₂)が給水温度センサ(２４)の検出水温(Ｔw)付近
   に低下するまで、上記排水弁(１６)を開成する請求項１
   または２に記載の貯水,貯湯式給湯装置。
4. 【請求項４】 上記第２貯湯タンク(３)内の水温を検出
   する貯水温度センサ(２１,２２)と、上記給水配管(６)
   内の水温を検出する給水温度センサ(２４)を設けると共
   に、第２貯湯タンク(３)の蓄冷に先立っての移送指令を
   受けて、上記制御器(２５)が、上記第２,第４三方弁(１
   ２,１４)を共に第２貯湯タンク(３)に通じるように切り
   換え、上記貯水温度センサ(２１,２２)の検出水温(Ｔ₁,
   Ｔ₂)が給水温度センサ（２４)の検出水温(Ｔw)付近に低
   下するまで、第２貯湯タンク(３)内の湯を第１貯湯タン
   ク(２)に移送するように制御する請求項１または２に記
   載の貯水,貯湯式給湯装置。