JP2013228159A - ヒートポンプシステム - Google Patents

Abstract

【課題】成績係数の低下を招くことなくヒートポンプ式加熱装置に異常が生じた事による湯水の供給能力の低下を抑制するヒートポンプシステムを提供する。
【解決手段】制御部１０２，２０２は通常運転と異常時運転とを実行する。通常運転において、全てのヒートポンプ式加熱装置２Ａ，２Ｂで異常が検知されないときに、沸き上げ運転を実行し、一の温度検出部が温度基準値よりも高い温度を検出したときに沸き上げ運転を終了する。異常時運転において、複数のヒートポンプ式加熱装置２Ａ，２Ｂのうち少なくとも一つで異常が検知された場合に、異常が検知されないヒートポンプユニット式加熱装置の少なくとも一つを制御して沸き上げ運転を実行し、一の温度検出部よりも湯量が大きい第２の温度検出部が、温度基準値よりも高い温度を検出したときに、沸き上げ運転を終了する。
【選択図】図２

Description

本発明はヒートポンプシステムに関し、特に貯湯タンクと複数台のヒートポンプ式加熱装置とを有するヒートポンプシステムに関する。

ヒートポンプ式の給湯装置は貯湯タンクとヒートポンプ式加熱装置とを備える。ヒートポンプ式加熱装置は貯湯タンクからの湯水を取得し、当該湯水を加熱して貯湯タンクへと戻す。ヒートポンプ式加熱装置は冷媒回路を備え、冷媒回路によって外部から熱量を吸収してこれを当該湯水へと与えることで湯水を加熱する。

また特許文献１のヒートポンプシステムは、タンクと給湯用熱交換器とタンク内に配置されるヒータなどの発熱体とを備えている。特許文献１では、ヒートポンプに異常が生じた場合に、貯湯タンク内の湯水の温度が、予め設定された通常運転時の温度とは別の最高温度となるように、夜間において発熱体に通電を行って貯湯タンク内の湯水を加熱する。

特開平１０−１９３８１号公報

ヒートポンプ式の給湯装置において、貯湯タンクを共用する複数のヒートポンプ式加熱装置を設けることを考える。この場合、複数のヒートポンプ式加熱装置の少なくとも１つに異常が生じ、しかも給湯量が多ければ、ヒートポンプ式の給湯装置の湯水の供給能力が低下する可能性が高まる。

上記のヒートポンプ式の給湯装置において、複数のヒートポンプ式加熱装置のうち１つに異常が生じたとき、特許文献１の技術を参考にして、他の正常なヒートポンプ式加熱装置の１つを用いて、当該ヒートポンプ式加熱装置によって加熱された後の湯水の温度（以下、沸き上げ温度と呼ぶ）を、予め定められた通常の目標値よりも高い目標値に近づけるように湯水を加熱する、ことが考えられる。しかしながら、このように沸き上げ温度についての目標値を高めればヒートポンプ式加熱装置の成績係数が低下する要因となる。

そこで、本発明は、成績係数の低下を招かず、ヒートポンプ式加熱装置に異常が生じた事による湯水の供給能力の低下を抑制できるヒートポンプシステムを提供することを目的とする。

本発明にかかるヒートポンプシステムの第１の態様は、湯水が蓄えられる貯湯タンク(11)と、貯湯タンクの下部に接続される吐出配管(h2,h21,h22)と、前記貯湯タンクに接続される入湯配管（h3,h31,h32）と、前記吐出配管から供給される前記湯水を加熱して前記入湯配管を介して前記貯湯タンクに戻す沸き上げ運転を実行する複数のヒートポンプ式加熱装置(20A,20B)と、前記複数のヒートポンプ式加熱装置の各々の異常を検知する異常検知部(103,203)と、前記貯湯タンク内の湯量が異なる複数の位置に設けられた複数の温度検出部(3,3A〜3E,25)と、前記入湯配管に設けられて前記複数のヒートポンプ式加熱装置の各々によって加熱された前記湯水の沸き上げ温度を検出する沸き上げ温度検出部(28)と、前記沸き上げ運転を制御する制御部とを備えるヒートポンプシステムにおいて、前記制御部は、(i)全ての前記複数のヒートポンプ式加熱装置で前記異常が検知されない場合、前記沸き上げ温度と、沸き上げ温度についての目標値との偏差を低減するように少なくとも一つの前記複数のヒートポンプ式加熱装置を制御して第１の前記沸き上げ運転を実行し、前記複数の温度検出部のうちの一つである第１温度検出部が、予め設定された温度基準値よりも高い温度を検出したときに前記第１の前記沸き上げ運転を終了する通常運転を行い、(ii)前記複数のヒートポンプ式加熱装置の少なくとも一つにおいて前記異常が検知された場合、前記沸き上げ温度と前記目標値との偏差を低減するように前記異常が検知されていない前記ヒートポンプ式加熱装置の少なくとも一つを制御して第２の前記沸き上げ運転を実行し、前記複数の温度検出部のうちの一つであり、かつ、前記第１温度検出部よりも前記湯量が大きい位置に設けられた第２温度検出部が、前記温度基準値よりも高い温度を検出したときに、前記第２の前記沸き上げ運転を終了する異常時運転を行う。

本発明にかかるヒートポンプシステムの第２の態様は、第１の態様にかかるヒートポンプシステムであって、前記制御部(102,202)は、少なくとも一つの前記複数のヒートポンプ式加熱装置(20A,20B)で前記異常が検知され、且つ前記複数の温度検出部(3,3A〜3E)のうち前記第１温度検出部よりも前記湯量が大きく前記第２温度検出部よりも前記前記湯量が小さい位置に設けられる温度検出部、又は前記第２温度検出部が、前記温度基準値よりも低い温度を検出したときに、前記第２の前記沸き上げ運転を実行する。

本発明にかかるヒートポンプシステムの第３の態様は、第１又は第２の態様にかかるヒートポンプシステムであって、前記第２温度検出部は前記複数の温度検出部のうち前記湯量が最も大きい位置に設けられる温度検出部である。

本発明にかかるヒートポンプシステムの第４の態様は、第１から第３の何れか一つの態様にかかるヒートポンプシステムであって、前記制御部(102,202)は、前記異常時運転において、前記異常が生じていない前記複数のヒートポンプ式加熱装置(20A,20B)の全てを制御して前記第２の前記沸き上げ運転を実行する。

本発明にかかるヒートポンプシステムの第５の態様は、第１から第４の何れか一つの態様にかかるヒートポンプシステムであって、前記制御部(102,202)と通信可能に設けられるリモートコントローラ(400)を備え、前記リモートコントローラは前記目標値を入力する入力部(402)を備える。

本発明にかかるヒートポンプシステムの第１の態様によれば、ヒートポンプ式加熱装置の一つに異常が生じたときに沸き上げ運転を実行する。そして、第１温度検出部よりも湯量が大きい位置に設けられた第２温度検出部が温度基準値よりも高い温度を検出するときに、沸き上げ運転を終了する。よって、ヒートポンプ式加熱装置に異常が生じたときに、異常が生じていないヒートポンプ式加熱装置を利用して貯湯タンクに蓄えられる湯水における湯の比率を増大させることができる。しがってヒートポンプ式加熱装置に異常が生じたことによる湯水供給能力の低下を抑制することができる。

しかも通常運転で採用される沸き上げ運転についての目標値が異常時運転でも採用される。したがって、目標値を上げることによるＣＯＰ（成績係数）の低下を回避することができる。

本発明にかかるヒートポンプシステムの第２の態様によれば、不要な第２の沸き上げ運転の実行を抑制することができる。

本発明にかかるヒートポンプシステムの第３の態様によれば、湯水供給能力を最も大きくできる。

本発明にかかるヒートポンプシステムの第４の態様によれば、速やかに貯湯タンクの湯水を沸き上げることができる。

本発明にかかるヒートポンプシステムの第５の態様によれば、ユーザが沸き上げ温度についての目標値を設定できる。

ヒートポンプシステムの概念的な構成の一例を示す図である。 電気的なヒートポンプシステムの概念的な構成の一例を示す図である。 動作の一例を示すフローチャートである。 動作の一例を示すフローチャートである。 動作の一例を示すフローチャートである。

＜全体構成＞
図１に示すように、本ヒートポンプシステムは、貯湯タンク１１と、複数のヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂを備えている。図１の例示では、２台のヒートポンプ式加熱装置が設けられているものの、３台以上のヒートポンプ式加熱装置が設けられていても良い。

貯湯タンク１１は、例えば円筒状に形成されており、例えば４６０Ｌ（Ｌ：リットル）の容量を有している。貯湯タンク１１には湯水が蓄えられる。

貯湯タンク１１の底面には、貯湯タンク１１内に給水するための給水口１１ａが設けられている。この給水口１１ａは給水配管ｈ１に接続されており、貯湯タンク１１は給水配管ｈ１を介して給水される。後述するように貯湯タンク１１から出湯しても、上記の給水によって貯湯タンク１１内は常に湯水で満たされる。

貯湯タンク１１の下部（図１の例示では底面）には吐出口１１ｂが設けられている。この吐出口１１ｂは吐出配管ｈ２の一端に接続されており、吐出配管ｈ２の他端は吐出配管ｈ２１，ｈ２２に接続される。言い換えれば吐出配管ｈ２は吐出配管ｈ２１，ｈ２２に分岐する。ヒートポンプ式加熱装置２０Ａは吐出配管ｈ２，ｈ２１を介して貯湯タンク１１から供給される湯水を加熱する。ヒートポンプ式加熱装置２０Ｂは吐出配管ｈ２，ｈ２２を介して貯湯タンク１１から供給される湯水を加熱する。

貯湯タンク１１の例えば上面には入湯口１１ｃが設けられている。この入湯口１１ｃは入湯配管ｈ３の一端に接続されており、入湯配管ｈ３の他端は入湯配管ｈ３１，ｈ３２に接続される。ヒートポンプ式加熱装置２０Ａは加熱した湯水を入湯配管ｈ３，ｈ３１を介して貯湯タンク１１へと戻す。ヒートポンプ式加熱装置２０Ｂは加熱した湯水を入湯配管ｈ３，ｈ３２を介して貯湯タンク１１へと戻す。

以下ではヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂの上述の動作を沸き上げ運転と呼ぶ。このような沸き上げ運転によって、貯湯タンク１１の下方側の湯の温度以上の温度を有する湯が、貯湯タンク１１の上部側から順に貯湯される。

貯湯タンク１１の上面には出湯口１１ｄが設けられている。この出湯口１１ｄは出湯配管ｈ４に接続される。出湯配管ｈ４は不図示の給湯部に接続され、貯湯タンク１１からの湯が給湯部へと供給される。

また貯湯タンク１１内の湯量（以下、残湯量と呼ぶ）が異なる複数の位置に温度検出部（例えばサーミスタ）３，３Ａ〜３Ｅが設けられる。ここで残湯量とは、予め定められた温度基準値Ｔｒｅｆ（例えば４５℃〜６０℃）よりも高い温度の湯が貯湯タンク１１内に貯蔵される量を指す。温度検出部３，３Ａ〜３Ｅは、自身が設けられる位置において湯水の温度を検出する。

図１の例示では温度検出部３は例えば貯湯タンク１１の上部に設けられ、温度検出部３Ａ〜３Ｅは例えば貯湯タンク１１の側面において互いに高さの異なる位置に設けられる。温度検出部３Ａ〜３Ｅはそれぞれ貯湯タンク１１の上部からこの順で配置され貯湯タンク１１内の湯水の温度を検出する。

各温度検出部３，３Ａ〜３Ｅはそれぞれ、貯湯タンク１１の残湯量Ｋ（例えばＫ＝ゼロＬ）、残湯量Ａ（例えばＡ＝５０Ｌ），残湯量Ｂ（例えばＢ＝１５０Ｌ），残湯量Ｃ（例えばＣ＝２３０Ｌ），残湯量Ｄ（例えばＤ＝３１０Ｌ），残湯量Ｅ（例えばＥ＝３７０Ｌ）に対応する高さ位置に配設されている。

また吐出配管ｈ２（或いは吐出配管ｈ２１，ｈ２２）の所定の位置には温度検出部２５が設けられる。この温度検出部２５によって検出される温度が温度基準値Ｔｒｅｆよりも高ければ、貯湯タンク１１中には温度基準値Ｔｒｅｆよりも温度が高い湯のみが蓄えられることとなる。よって温度検出部２５は、貯湯タンク１１の容量と同じ残湯量Ｆ（例えばＦ＝４６０Ｌ）に対応する位置に設けられる、とも把握できる。

なお温度検出部は次のように設けられればよい。即ち、貯湯タンク１１において高さの異なる複数の位置と吐出配管ｈ２，ｈ２１，ｈ２２における任意の位置とを含む複数の位置のうち、少なくとも２つ以上の位置に、温度検出部を設ければよい。これによって、残湯量が異なる位置に温度検出部が設けられるからである。

入湯配管ｈ３１，ｈ３２にはそれぞれ沸き上げ温度検出部（以下、単に温度検出部と呼ぶ）２８が設けられる。温度検出部２８はヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂで加熱された後の湯水の温度（沸き上げ温度）を検出する。ヒートポンプ式加熱装置２０Ａは当該沸き上げ温度と、当該沸き上げ温度についての目標値Ｔ*（例えば６５℃〜９０℃）との偏差が低減するように、湯水を加熱する。ヒートポンプ式加熱装置２０Ｂについても同様である。この制御については後に詳述する。

ヒートポンプ式加熱装置２０Ａはポンプ１２Ａとヒートポンプユニット２Ａとを備え、ヒートポンプ式加熱装置２０Ｂはポンプ１２Ｂとヒートポンプユニット２Ｂとを備えている。

ヒートポンプユニット２Ａは吐出配管ｈ２１と入湯配管ｈ３１とに接続され、吐出配管ｈ２１から流入される湯水を加熱して入湯配管ｈ３１へと供給する。ポンプ１２Ａは例えば吐出配管ｈ２１に設けられる。ポンプ１２Ａは貯湯タンク１１からの湯水を、吐出配管ｈ２，ｈ２１、ヒートポンプユニット２Ａおよび入湯配管ｈ３１，ｈ３をこの順に経由して貯湯タンク１１へと戻す。

ヒートポンプユニット２Ｂは吐出配管ｈ２２と入湯配管ｈ３２とに接続され、吐出配管ｈ２２から流入される湯水を加熱して入湯配管ｈ３２へと供給する。ポンプ１２Ｂは例えば吐出配管ｈ２２に設けられる。ポンプ１２Ｂは貯湯タンク１１からの湯水を、吐出配管ｈ２，ｈ２２、ヒートポンプユニット２Ｂおよび入湯配管ｈ３２，ｈ３をこの順に経由して貯湯タンク１１へと戻す。

ヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂの基本的な構成は同一であるので、図１ではヒートポンプユニット２Ａの内部構成のみを例示している。以下では代表的にヒートポンプユニット２Ａについて説明する。ヒートポンプユニット２Ａは熱交換器２１，２２と圧縮機２３と膨張機構２４とを備えている。これらは冷媒配管２７によって接続されて冷媒回路を形成する。

圧縮機２３は吸入口２３ａと吐出口２３ｂとを備え、吸入口２３ａから吸入した冷媒を圧縮して吐出口２３ｂから吐出する。吸入口２３ａは熱交換器２２の一端２２ａに接続され、吐出口２３ｂは熱交換器２１の端２１ａに接続される。熱交換器２１の端２１ｂと熱交換器２２の他端２２ｂとは膨張機構２４を介して互いに接続される。

熱交換器２１は端２１ｄ，２１ｃにおいてそれぞれ吐出配管ｈ２１および入湯配管ｈ３１と接続され、湯水と冷媒との間で熱交換を行う。より詳細には圧縮機２３によって圧縮された冷媒が熱交換器２１において凝縮され、これに伴って発する熱量が湯水に与えられる。つまり熱交換器２１は凝縮器として機能する。

膨張機構２４は例えば電子膨張弁であって、熱交換器２１からの冷媒を絞り膨張させて熱交換器２２へと供給する。熱交換器２２は冷媒と例えば外気との間で熱交換を行う。より詳細には膨張機構２４からの冷媒が熱交換器２２において蒸発し、これに伴って外気から熱量を吸収する。つまり熱交換器２２は蒸発器として機能する。熱交換器２２からの冷媒は再び圧縮機２３によって圧縮されて冷媒回路を循環する。

図１の例示ではヒートポンプユニット２Ａにはファン２６が設けられる。ファン２６は熱交換器２２へと送風して熱交換器２２の熱交換を促進させる。

なおポンプ１２Ａ，１２Ｂと貯湯タンク１１とを収納する貯湯タンクユニットを設けても良い。ここでは貯湯タンクユニットが設けられる態様について説明する。

貯湯タンクユニット１は図２に示すように制御部１０２を有し、ヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂはそれぞれ制御部２０２を有する。なお図１と同様に図２においてもヒートポンプユニット２Ａのみの内部構成の概念的な一例が示される。図２に例示するように制御部１０２はポンプ１２Ａ，１２Ｂを制御し、制御部２０２はそれぞれ圧縮機２３、膨張機構２４およびファン２６を制御する。

制御部１０２，２０２は互いに通信可能に接続される。図２の例示では貯湯タンクユニット１に伝送部１０１が設けられ、ヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂにはそれぞれ伝送部２０１が設けられる。制御部１０２，２０２は伝送部１０１，２０１を介して互いに通信する。そして制御部１０２，２０２は互いに協動して貯湯タンクユニット１およびヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂを制御する。これによって、ヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂは貯湯タンク１１からの湯水を取得し、これを加熱して貯湯タンク１１に戻す沸き上げ運転を実行する。

制御部１０２には温度検出部３，３Ａ〜３Ｅが接続され、制御部２０２には温度検出部２５，２８が接続される。また温度検出部２５によって検出される温度は制御部２０２によって制御部１０２へと送信される。よって制御部１０２は貯湯タンク１１に貯湯された残湯量を把握することができる。例えば温度検出部３Ｃによって検出された温度が予め定められた温度基準値Ｔｒｅｆよりも大きく、温度検出部３Ｄによって検出された温度が温度基準値Ｔｒｅｆよりも小さい場合、残湯量は温度検出部３Ｃが設けられる高さに対応する残湯量Ｄと判断できる。

図１の例示では、例えば貯湯タンクユニット１にはリモートコントローラ４が接続される。リモートコントローラ４は伝送部４０１と入力部４０２とを備える。伝送部４０１は貯湯タンクユニット１の伝送部１０１と通信可能に接続されて貯湯タンクユニット１と通信を行う。入力部４０２は、例えば貯湯タンク１１に貯湯する湯の量を設定するための入力部である。ユーザは、例えば温度検出部３Ａ〜３Ｅ，２５に対応する残湯量Ａ〜Ｆのうちから一つ選択することができる。

リモートコントローラ４によって設定された残湯量は伝送部４０１，１０１を介して制御部１０２へと送信され、記憶部１０４に記憶される。

また入力部４０２は貯湯タンク１１内の湯の温度についての温度基準値Ｔｒｅｆも入力されてもよい。リモートコントローラ４によって設定された温度基準値Ｔｒｅｆは伝送部４０１，１０１を介して制御部１０２へと送信され、記憶部１０４に記憶される。

また例えば記憶部１０４にはヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂについての通信アドレスやヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂの台数などが格納される。

図１に例示するように制御部１０２，２０２にはそれぞれ異常検知部１０３，２０３が接続される。異常検知部１０３，２０３はヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂにおける沸き上げ運転に関する異常を検知し、異常情報を制御部１０２，２０２へと通知する。例えば異常検知部１０３はポンプ１２Ａ，１２Ｂの異常を検知し、異常検知部２０３は圧縮機２３、膨張機構２４およびファン２６の異常を検知する。もちろん、これ以外の沸き上げ運転に関する異常が検知されても良い。例えば圧縮機２３の吐出口２３ｂ側を流れる冷媒の圧力が基準値を超えたことを異常として検知してもよい。このような異常検知自体は公知であるので詳細な説明は省略する。

また異常検知部１０３，２０３は沸き上げ運転に関する異常として、例えば制御部１０２と制御部２０２との間の通信異常を検知してもよい。この場合、制御部１０２，２０２の機能の一部として異常検知部１０３，２０３が実現されてもよい。例えば制御部１０２が返信を要求する信号を制御部２０２へと送り、所定期間の間にその返信を受信できないときに、通信異常と判断する。

このような異常検知部１０３，２０３からの異常情報（通信異常を除く）を受け取った制御部１０２，２０２は例えば当該異常情報を互いに通信する。これによって、各制御部１０２，２０２はシステム全体の異常を了知することができる。或いは、制御部２０２が異常情報を制御部１０２に送信し、制御部１０２が代表して異常情報を記憶しても良い。

なお通信異常を検知した場合はその通信異常が検知された制御部１０１，２０２の間の通信はできない。この場合、次のように異常情報を記憶すると良い。まず、ここでは制御部１０２が全体のシステムを統括するものとする。この場合、制御部１０２に接続された（或いは制御部１０２の機能として実現された）異常検知部１０３が通信異常を検知し、制御部１０２が記憶部１０４に通信異常を記憶する。

またここでは、制御部１０２，２０２はマイクロコンピュータと記憶装置を含んで構成される。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップ（換言すれば手順）を実行する。上記記憶装置は、例えばＲＯＭ(Read-Only-Memory)、ＲＡＭ(Random-Access-Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ(Electrically-Erasable-Programmable-ROM)等）、ハードディスク装置などの各種記憶装置の１つ又は複数で構成可能である。当該記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。なお、マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、制御部１０２，２０２はこれに限らず、制御部１０２，２０２によって実行される各種手順、あるいは実現される各種手段又は各種機能の一部又は全部をハードウェアで実現しても構わない。

＜通常運転＞
ここで述べる通常運転は、全てのヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂに沸き上げ運転に関する異常が検知されないときに実行される。なお以下では、動作の主体を貯湯タンクユニット１、ヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂとして説明するが、実際には制御部１０２，２０２である。また制御部１０２，２０２を一つの制御部と把握してもよい。

例えば貯湯タンクユニット１はヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂのいずれにも異常が生じていないかどうかを判断する。これは例えばヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂからの異常情報と、異常検知部１０３から異常情報とに基づいて実行される。なお制御部１０２とヒートポンプユニット２Ａの制御部２０２との間に通信異常を検知した場合は、ヒートポンプ式加熱装置２０Ａに沸き上げ運転に関する異常が生じたと判断するとよい。制御部１０２とヒートポンプユニット２Ａとの間で通信ができなければ、ヒートポンプ式加熱装置２０Ａを用いた沸き上げ運転が実行できないからである。ヒートポンプ式加熱装置２０Ｂについても同様である。

これらのヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂの両方に異常が検知されていない場合に、例えば現在時刻が予め設定された時刻になったことを契機として、ヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂを制御して沸き上げ運転を実行する。なお、現在時刻は周知の計時手段によって取得することができ、予め設定された時刻は例えば夜間の時刻である。夜間の電気代は昼間の電気代よりも安価に設定されるからである。

沸き上げ運転は例えば次のように実行される。即ち、貯湯タンクユニット１はヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂへと沸き上げ運転指示を送信し、またポンプ１２Ａ，１２Ｂを駆動する。沸き上げ運転指示を受け取ったヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂはそれぞれ自身に属する圧縮機２３、膨張機構２４およびファン２６を駆動する。

またヒートポンプ式加熱装置２０Ａは、温度検出部２８によって検出された沸き上げ温度と、当該沸き上げ温度についての目標値Ｔ*との偏差が低減するように、制御される。例えば貯湯タンクユニット１は当該偏差が低減するように、ポンプ１２Ａを流れる湯水の流量を増大／低減させる。より詳細には沸き上げ温度が目標値Ｔ*よりも低いときに流量を低減させる。ポンプ１２Ｂについても同様である。

なお目標値Ｔ*は記憶部１０４又はヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂに設けられる不図示の記憶部に格納される。目標値Ｔ*は例えばリモートコントローラ４などによって設定されてもよい。言い換えれば、入力部４０２はユーザによって目標値Ｔ*が入力されてもよい。リモートコントローラ４によって設定された目標値Ｔ*は例えば伝送部４０１，１０１を介して制御部１０２へと送信され、記憶部１０４に記憶される。或いは目標値Ｔ*は、予め設定されていてもよい。

このような沸き上げ運転によって、貯湯タンク１１からの湯水がヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂの熱交換器２１で加熱されて貯湯タンク１１へと戻され、貯湯タンク１１の残湯量が増大する。

そして貯湯タンクユニット１は、予め設定された残湯量に対応する一の温度検出部（例えば温度検出部３Ｃであり、以下では通常時温度検出部と呼ぶ）が予め設定された温度基準値Ｔｒｅｆよりも高い温度を検出したときに、沸き上げ運転の終了指示をヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂへと送信する。沸き上げ運転の終了指示を受け取ったヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂは圧縮機２３、膨張機構２４およびファン２６の制御を終了する。また貯湯タンクユニット１はポンプ１２Ａ，１２Ｂの駆動を終了する。これにより沸き上げ運転が終了する。

なお通常時温度検出部としてどの温度検出部を採用するかは例えばユーザがリモートコントローラ４を介して設定してもよい。言い換えれば、入力部４０２は通常時温度検出部として温度検出部３，３Ａ〜３Ｅのうちどれを採用するのかを入力することができてもよい。或いは、例えば制御部１０２が過去の湯の使用状況などに鑑みて設定してもよい。この場合、通常時温度検出部は所定期間毎に更新され得る。このような通常時温度検出部は例えば記憶部１０４に記憶される。

そして例えば夜間に蓄えられた貯湯タンク１１内の少なくとも一部の湯は次の日で消費され、再びその日の夜間で湯が沸き上げられる。なお通常運転は夜間の実行に限らず日中に実行されてもよい。例えば日中において貯湯タンク１１内の湯が全て消費される、若しくは残湯量が非常に小さくなった場合に、通常運転が実行されてもよい。これによって貯湯タンク１１内の湯が不足する状態（いわゆる湯切れ）を抑制する。

また通常運転においてヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂの両方が動作するとして説明したが、これは必須要件ではなく、いずれか一方のみで沸き上げ運転を実行してもよい。ここでは代表的に、ヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂの両方が運転することを想定する。

＜異常時運転＞
次に異常検知部１０３，２０３が沸き上げ運転に関する異常を検知した場合の異常時運転について説明する。

異常時運転は、ヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂの一方に異常が検知されたときに実行される。図３を参照して、例えば貯湯タンクユニット１はステップＳＴ１にて、ヒートポンプ式加熱装置２Ａ，２Ｂのいずれか一方に異常が検知されたかどうかを判断する。なお、ステップＳＴ１においてヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂの他方に異常が検知されないかどうかの判断も併せて実行することが望ましい。これは、後述のように異常が生じていないヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂを用いて沸き上げ運転を実行するためである。ここではこの判断も併せて実行するものとする。

ステップＳＴ１にて否定的な判断がなされれば、再びステップＳＴ１を実行する。なおここでいう否定的な判断は、例えばヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂの両方に異常が生じ、或いは両方に異常が生じていない場合に実行される。ステップＳＴ１にて肯定的な判断がなされれば、ステップＳＴ２にて貯湯タンクユニット１はヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂの他方（即ち正常なヒートポンプ式加熱装置）を用いて沸き上げ運転を実行する。沸き上げ運転の具体的な実行方法については通常運転と同一であるので詳細な説明は省略する。ただし異常時運転で採用される目標値Ｔ*は、通常運転で採用される目標値Ｔ*と同一である。

次にステップＳＴ３にて、貯湯タンクユニット１は所定の温度検出部によって検出される温度が予め定められた温度基準値Ｔｒｅｆよりも高いかどうかを判断する。この所定の温度検出部（例えば温度検出部２５であり、以下では異常時終了温度検出部と呼ぶ）が対応する残湯量は通常時温度検出部のそれよりも大きい。なお異常時終了温度検出部としてどの温度検出部が採用されるかは、例えば予め設定されて記憶部１０４に記憶される。この設定は例えば残湯量で設定されてもよい。またこの設定はリモートコントローラ４によって実行されてもよい。言い換えれば、入力部４０２は異常時終了温度検出部として温度検出部３，３Ａ〜３Ｅ，２５のうちどれを採用するのかを入力することができてもよい。或いは、例えば貯湯タンクユニット１が記憶部１０４に格納された通常時温度検出部を確認し、これよりも残湯量が大きい位置に設けられた温度検出部を異常時終了温度検出部として採用しても良い。要するに、異常が検知された時点で設定されている通常時温度検出部よりも湯量が大きい温度検出部を採用すればよい。

ステップＳＴ３にて否定的な判断がなされれば、再びステップＳＴ２を実行する。ステップＳＴ３にて肯定的な判断がなされれば、ステップＳＴ４にて貯湯タンクユニット１は正常なヒートポンプ式加熱装置を制御して沸き上げ運転を終了する。

以上のように、ヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂのいずれか一方のみに異常が生じた場合、正常なヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂの他方を用いて沸き上げ運転を実行する。そして通常運転で設定された残湯量よりも大きい残湯量で沸き上げ運転が終了する。よって、貯湯タンク１１に蓄えられる残湯量を通常運転の残湯量よりも増大させることができる。したがってヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂの何れか一方に異常が生じたことによる湯水の供給能力の低下を抑制することができる。

例えば本ヒートポンプシステムとは異なって異常時運転を実行しない場合であれば次の状況で湯量の供給能力が不足しえる。即ち、例えば日中において湯水の使用量が増大することを見越して沸き上げ運転を実行する場合がある。この場合、正常なヒートポンプ式加熱装置のみで沸き上げ運転を実行すれば、動作するヒートポンプ式加熱装置が少ないので残湯量を速やかに増大できない。このような状況で貯湯タンク１１内の湯が急激に使用されると必要な残湯量を確保できない、いわゆる湯切れが生じ得る。一方、本ヒートポンプシステムでは異常が生じたときには貯湯タンク１１内の残湯量を通常運転よりも増大させることができる。よって、例えば日中に沸き上げ運転を実行する場合、その実行初期の残湯量を増大できる。したがって湯切れを抑制することができる。

しかも異常時運転においても通常運転で採用される目標値Ｔ*を採用する。よって目標値Ｔ*を増大することによる成績係数（ＣＯＰ）の低下を抑制することができる。また目標値Ｔ*を増大させれば圧縮機２３の吐出口２３ｂ側の冷媒の圧力が増大するところ、このような圧力の増大をも回避することができる。

なお異常時運転は通常運転の実行中であっても実行される。例えば通常運転の実行中にヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂの一方に異常が検知され、他方に異常が検知されないときに異常時運転が実行される。或いはヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂが停止中であっても、ヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂの一方に異常が検知され、他方に異常が検知される場合には異常時運転が実行される。

＜異常時運転の実行条件＞
上述の例では、異常時運転の実行条件として異常の検知を採用している。ここでは実行条件として、さらに次で説明する温度検出部（以下、異常時実行温度検出部と呼ぶ）によって検出される温度も採用する。即ち、異常時実行温度検出部は、温度検出部３，３Ａ〜３Ｅ，２５のうち、例えば通常時温度検出部と異常時終了温度検出部との間の温度検出部（上述のように通常時温度検出部として温度検出部３Ｃを採用し、異常時終了温度検出部として温度検出部２５を採用したときには、例えば温度検出部３Ｅ）である。言い換えれば、通常時温度検出部が対応する残湯量よりも大きく、異常時終了温度検出部が対応する残湯量よりも小さい温度検出部が、異常時温度検出部として採用される。あるいは異常時実行温度検出部として異常時終了温度検出部を採用する。

そして、異常時実行温度検出部が温度基準値Ｔｒｅｆより低い温度を検出したときに、正常なヒートポンプ式加熱装置を制御して沸き上げ運転を実行する。この判断は、例えば図４に例示するようにステップＳＴ１，ＳＴ２の間のステップＳＴ５にて実行される。即ち、ステップＳＴ５にて、貯湯タンクユニット１は、異常時実行温度検出部によって検出される温度が温度基準値Ｔｒｅｆよりも低いかどうかを判断する。

上述のとおり異常時実行温度検出部（例えば温度検出部３Ｅ）が対応する残湯量は通常温度検出部（例えば温度検出部３Ｃ）のそれよりも大きい。したがって本動作によれば、通常運転によって得られる残湯量程度の湯が貯湯タンク１１内に貯湯されているときであっても、異常時運転における沸き上げ運転が適切に実行される。

また異常時実行温度検出部の温度が温度基準値Ｔｒｅｆよりも低ければ異常時終了温度検出部の温度は温度基準値Ｔｒｅｆよりも低い。貯湯タンク１１内の湯水の温度は上部ほど高く下部ほど低いからである。したがって本動作によれば、ステップＳＴ１で肯定的な判断が得られた場合であっても、異常時終了温度検出部の温度が温度基準値Ｔｒｅｆよりも低いときに限って沸き上げ運転が実行される。

これによって異常時運転における不要な沸き上げ運転を抑制することができる。なぜなら、異常時実行温度検出部の検出温度が温度基準値Ｔｒｅｆよりも大きければ、貯湯タンク１１の残湯量は通常運転で得られる残湯量よりも大きいからである。この場合、必ずしも沸き上げ運転を必要としない。なお異常時実行温度検出部は異常時終了温度検出部に近いことが望ましい。これによって、さらに不要な沸き上げ運転を抑制できる。

なお異常時実行温度検出部としてどの温度検出部を採用するかは、異常時終了温度検出部と同様に例えば予め設定されて記憶部１０４に記憶される。設定方法についても異常時終了温度検出部と同様であるので繰り返しの説明を省略する。

＜異常時運転の終了判定で用いられる温度検出部＞
異常時運転において、異常時終了温度検出部としては、最も大きい残湯量に対応する温度検出部（即ち温度検出部２５）を採用することが望ましい。言い換えれば、残湯量が最も大きい位置に設けられる温度検出部を採用することが望ましい。ただし、吐出配管ｈ２，ｈ２１，ｈ２２に温度検出部が設けられる場合、この温度検出部が対応する残湯量は貯湯タンク１１の全量である。よって仮に吐出配管ｈ２，ｈ２１，ｈ２２に複数の温度検出部が設けられる場合、この複数の温度検出部のうち任意の温度検出部を異常時終了温度検出部として採用しても良い。これによって、湯水の供給能力を最も大きくできる。

また複数のヒートポンプ式加熱装置の少なくとも一つに異常が生じたときに、貯湯タンク１１内は全て湯で満たされるので、ユーザが異常時運転の動作を理解しやすいために受け入れやすく、湯切れが生じるかもしれないとの不安を最も解消できる。

＜ヒートポンプ式加熱装置の台数＞
ここでは２台のヒートポンプ式加熱装置を用いて説明したが、３台以上のヒートポンプ式加熱装置が設けられても良い。またこの場合、少なくとも一つのヒートポンプ式加熱装置に異常が検知されず、少なくとも一つのヒートポンプ式加熱装置に異常が検知されるときに異常時運転としての沸き上げ運転を実行すればよい。さらにその異常時運転において、正常なヒートポンプ式加熱装置の少なくとも一つを制御して沸き上げ運転を実行すればよい。ただし、正常なヒートポンプ式加熱装置の全てを制御して沸き上げ運転を実行すれば、速やかに貯湯タンク１１の残湯量を増大させることができる。

＜具体的なフローチャートの一例＞
次に貯湯タンクユニット１の具体的な処理手順の一例について述べる。図５に示すように、ステップＳ１にて、貯湯タンクユニット１は全てのヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂに異常が生じているかどうかを判断する。これは、ヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂからの異常情報と、異常検知部１０３からの異常情報とに基づいて判断される。ステップＳ１にて肯定的な判断がなされれば、ステップＳ３にて全てのヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂに対して沸き上げ運転を停止する指示を行い、またポンプ１２Ａ，１２Ｂの駆動を停止する。なお図５においては、沸き上げ指示というフラグをオフしてこれをヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂへと送信することで、沸き上げ運転を停止する指示を行う。オフの沸き上げ指示を受け取ったヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂは沸き上げの動作を停止する。そして再びステップＳ１を実行する。

ステップＳ１にて否定的な判断がなされれば、ステップＳ２にて貯湯タンクユニット１はヒートポンプ式加熱装置２０Ａ，２０Ｂの何れか一方に異常が生じているかどうかを判断する。否定的な判断がなされれば、ステップＳ３を実行して再びステップＳ１を実行する。

なおステップＳ１にて肯定的な判断がなされたとき、又はステップＳ２にて否定的な判断がなされたときに、全てのヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂが沸き上げ運転を実行していない場合はステップＳ３は不要である。ただし貯湯タンクユニット１がヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂの運転状態（運転中／停止中）を認識できるように、沸き上げ指示というフラグをオフして記憶部１０４に格納してもよい。これによって貯湯タンクユニット１は記憶部１０４に記憶された沸き上げ指示のオン／オフを確認することでヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂの運転状態を知ることができる。この場合、ヒートポンプユニット２Ａに対する沸き上げ指示とヒートポンプユニット２Ｂに対する沸き上げ指示とが記憶部１０４に記憶される。

ステップＳ２にて肯定的な判断がなされれば、ステップＳ４にて貯湯タンクユニット１は変数ｎをゼロに初期化する。次にステップＳ５にて貯湯タンクユニット１は変数ｎがヒートポンプユニット２Ａ，２Ｂの台数（ここでは２台）と等しいかどうかを判断する。肯定的な判断がなされれば再びステップＳ１を実行する。

ステップＳ５にて否定的な判断がなされれば、ステップＳ６にて貯湯タンクユニット１は変数ｎに１を加算する。次に、ステップＳ７〜Ｓ１４で規定される、ｎ番目のヒートポンプ式加熱装置に対する制御が実行される。ここでは１番目のヒートポンプ式加熱装置がヒートポンプ式加熱装置２０Ａに対応し、２番目のヒートポンプ式加熱装置がヒートポンプ式加熱装置２０Ｂに対応する。また以下では、ｎ番目のヒートポンプ加熱装置に属するヒートポンプユニットおよびポンプをそれぞれｎ番目のヒートポンプユニットおよびｎ番目のポンプと呼ぶ。

まずステップＳ８にて、貯湯タンクユニット１はｎ番目のヒートポンプ式加熱装置に異常が生じているかどうかを判断する。肯定的な判断がなされれば、ステップＳ１２にて、貯湯タンクユニット１は沸き上げ指示をオフして、これをｎ番目のヒートポンプユニットに送信する。

なおｎ番目のヒートポンプユニットが沸き上げ運転を実行していない場合はステップＳ１２は不要である。ただしステップＳ３と同様に貯湯タンクユニット１は沸き上げ指示のフラグをオフにして記憶部１０４に格納してもよい。

ステップＳ８にて否定的な判断がなされれば、ステップＳ９にて貯湯タンクユニット１はｎ番目のヒートポンプユニットに対して既に沸き上げ運転を指示したかどうかを判断する。この判断は任意の方法で行われればよく、例えば記憶部１０４に記憶された沸き上げ指示のオン／オフを確認することで実行できる。或いは、ヒートポンプユニットが自身の運転状態を貯湯タンクユニット１に送信することで実行されてもよい。

沸き上げ運転が既に指示されていれば、ステップＳ１０にて貯湯タンクユニット１は、異常時終了温度検出部（例えば温度検出部２５）が検出する温度が予め定められた温度基準値Ｔｒｅｆよりも高いかどうかを判断する。異常時終了温度検出部が対応する残湯量は、通常時温度検出部が対応する残湯量よりも大きい。ステップＳ１０にて否定的な判断がなされれば、再びステップＳ５を実行する。ステップＳ１０にて肯定的な判断がなされれば、ステップＳ１２にて貯湯タンクユニット１は沸き上げ指示をオフして、これをｎ番目のヒートポンプユニットへと送信する。また貯湯タンクユニット１はｎ番目のポンプの駆動を停止する。

ステップＳ９にて否定的な判断がなされた場合、ステップＳ１１にて貯湯タンクユニット１は、異常時実行温度検出部（例えば温度検出部３Ｅ）によって検出された温度が、温度基準値Ｔｒｅｆ以下であるかどうかを判断する。肯定的な判断がなされた場合にはステップＳ１３にて貯湯タンクユニット１は沸き上げ指示をオンして、これをｎ番目のヒートポンプユニットに送信する。沸き上げ指示を受け取ったｎ番目のヒートポンプユニットは自身に属する圧縮機２３、膨張機構２４およびファン２６を駆動する。また貯湯タンクユニット１はｎ番目のヒートポンプユニットで加熱された沸き上げ温度と目標値Ｔ*との偏差が低減するようにｎ番目のポンプを制御する。これによって、ｎ番目のヒートポンプ式加熱装置を用いた沸き上げ運転が実行される。

ステップＳ１１の次に再びステップＳ５を実行する。

ステップＳ１１にて否定的な判断がなされた場合には、既に貯湯タンク１１には十分な湯が蓄えられているとして、ｎ番目のヒートポンプユニットに沸き上げ運転を指示することなく、再びステップＳ５を実行する。

以上のように、本処理によれば、ステップＳ１，Ｓ２によって少なくとも一つのヒートポンプ式加熱装置において異常が検知され、少なくとも一つのヒートポンプ式加熱装置において異常が検知されない場合を抽出できる。そして、その場合において実行されるステップＳ８において正常なヒートポンプ式加熱装置が検出され、ステップＳ１３においてこの正常なヒートポンプ式加熱装置に沸き上げ運転を行わせることができる。またステップＳ１０において、通常運転で採用した温度検出部よりも残湯量の大きい温度検出部が予め定められた温度基準値Ｔｒｅｆよりも高いときに、沸き上げ運転を終了する。したがって貯湯タンク１１の残湯量を通常運転よりも増大させることができる。

なお図５の例示では、ステップＳ７〜Ｓ１４で規定される制御を、ヒートポンプ式加熱装置ごとに繰り返し実行したが、これに限らない。例えばステップＳ８の判定をｎ台のヒートポンプ式加熱装置の全てに対して行い、肯定的な判断がなされるヒートポンプ式加熱装置の全てに対してステップＳ１２を実行し、否定的な判断がなされるヒートポンプ式加熱装置の全てに対してステップＳ９を実行する。またステップＳ９の判断結果に応じてステップＳ１０〜Ｓ１３についても同様に実行してもよい。

３，３Ａ〜３Ｅ，２５ 温度検出部
１１ 貯湯タンク
２０Ａ，２０Ｂ ヒートポンプ式加熱装置
１０２，２０２ 制御部
１０３，２０３ 異常検知部

Claims (5)

1. 湯水が蓄えられる貯湯タンク(11)と、
   貯湯タンクの下部に接続される吐出配管(h2,h21,h22)と、
   前記貯湯タンクに接続される入湯配管（h3,h31,h32）と、
   前記吐出配管から供給される前記湯水を加熱して前記入湯配管を介して前記貯湯タンクに戻す沸き上げ運転を実行する複数のヒートポンプ式加熱装置(20A,20B)と、
   前記複数のヒートポンプ式加熱装置の各々の異常を検知する異常検知部(103,203)と、
   前記貯湯タンク内の湯量が異なる複数の位置に設けられた複数の温度検出部(3,3A〜3E,25)と、
   前記入湯配管に設けられて前記複数のヒートポンプ式加熱装置の各々によって加熱された前記湯水の沸き上げ温度を検出する沸き上げ温度検出部(28)と、
   前記沸き上げ運転を制御する制御部と
   を備えるヒートポンプシステムにおいて、
   前記制御部は、
   (i)全ての前記複数のヒートポンプ式加熱装置で前記異常が検知されない場合、前記沸き上げ温度と、沸き上げ温度についての目標値との偏差を低減するように少なくとも一つの前記複数のヒートポンプ式加熱装置を制御して第１の前記沸き上げ運転を実行し、前記複数の温度検出部のうちの一つである第１温度検出部が、予め設定された温度基準値よりも高い温度を検出したときに前記第１の前記沸き上げ運転を終了する通常運転を行い、
   (ii)前記複数のヒートポンプ式加熱装置の少なくとも一つにおいて前記異常が検知された場合、前記沸き上げ温度と前記目標値との偏差を低減するように前記異常が検知されていない前記ヒートポンプ式加熱装置の少なくとも一つを制御して第２の前記沸き上げ運転を実行し、前記複数の温度検出部のうちの一つであり、かつ、前記第１温度検出部よりも前記湯量が大きい位置に設けられた第２温度検出部が、前記温度基準値よりも高い温度を検出したときに、前記第２の前記沸き上げ運転を終了する異常時運転を行う、ヒートポンプシステム。
2. 前記制御部(102,202)は、少なくとも一つの前記複数のヒートポンプ式加熱装置(20A,20B)で前記異常が検知され、且つ前記複数の温度検出部(3,3A〜3E)のうち前記第１温度検出部よりも前記湯量が大きく前記第２温度検出部よりも前記前記湯量が小さい位置に設けられる温度検出部、又は前記第２温度検出部が、前記温度基準値よりも低い温度を検出したときに、前記第２の前記沸き上げ運転を実行する、請求項１に記載のヒートポンプシステム。
3. 前記第２温度検出部は前記複数の温度検出部のうち前記湯量が最も大きい位置に設けられる温度検出部である、請求項１又は２に記載のヒートポンプシステム。
4. 前記制御部(102,202)は、前記異常時運転において、前記異常が生じていない前記複数のヒートポンプ式加熱装置(20A,20B)の全てを制御して前記第２の前記沸き上げ運転を実行する、請求項１から３の何れか一つに記載のヒートポンプシステム。
5. 前記制御部(102,202)と通信可能に設けられるリモートコントローラ(400)を備え、
   前記リモートコントローラは前記温度基準値を入力する入力部(402)を備える、請求項１から４の何れか一つに記載のヒートポンプシステム。

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