JP2705492B2 - 貯水，貯湯式給湯装置 - Google Patents

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】この種の貯水,貯湯式給湯装置として、
例えば実開平４−７０９６３号公報に記載のものがある
ほか、未公開ではあるが、本出願人が最近提案した図１
に示すようなものがある(特願平４−３１９８５５号)。
この給湯装置は、給湯配管系および冷媒回路の構成が本
発明と略同じなので、便宜上本発明に係る図１,図２を
用いて説明をする。この給湯装置の配管系は、図１に示
すように、電気ヒータ１４を内蔵する加熱タンク１１
と、湯を貯える第１貯湯タンク１２と、湯または冷水を
貯える第２貯湯タンク１３とを立設し、タンク１１,１
２,１３の頂部に給湯配管１５を、タンク１１,１３の底
部に第２三方弁２２を介して給水配管１６を夫々接続
し、タンク１２の底部とタンク１３の頂部を配管１７で
接続している。また、熱交換器１９とポンプ２０を介設
した循環配管１８の一端１８aをタンク１１の底部に接
続する一方、第１三方弁２１を介して２つに分岐する循
環配管１８の各他端１８b,１８cをタンク１１およびタ
ンク１３の底部に夫々接続する。

【０００３】さらに、タンク１３と第２三方弁２２の間
の給水配管１６に、第４三方弁２４を介設して、タンク
１２の底部に連なる給水分岐管２７を分岐させ、タンク
１１と熱交換器１９の間の循環配管１８に、第３三方弁
２３を介設して、タンク１３の頂部に連なる循環第１分
岐管２８を分岐させ、タンク１３と第１三方弁２１の間
の循環配管１８に、第５三方弁２５を介設して、タンク
１２の底部に連なる循環第２分岐管２９を分岐させてい
る。また、循環第１分岐管２８から、先端に排水弁２６
を介設した自動排水用の排水管４０を分岐させる。一
方、タンク１３の頂部およびタンク１２の底部には、夫
々内部の水温を検出する第１,第２貯水温度センサ３１,
３２を設け、給水配管１６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３３を設けている。そし
て、これらのセンサ３１〜３３からの検出信号および図
示しないシステム全体の制御装置からの種々の指令信号
に基づいて、制御器(３５)が、熱交換器１９を凝縮器,
蒸発器のいずれかとして切換動作させ、各三方弁２１〜
２５の切換、排水弁２６の開閉およびポンプ２０の発停
を制御するようになっている。

【０００４】なお、給水配管１６の入口側の３６は絶縁
管、３７は減圧弁、３８は給水口、３９は給水出口であ
り、給湯配管１５の４２は自動混合栓、４５は絶縁管、
４６は給湯口、４７は逃し弁、４８はフロースイッチ、
４９は第１開閉弁である。自動混合栓４２と給水配管１
６とは、逆止弁４１を介設した連絡管４０で接続する一
方、給水配管１６の第２三方弁２２の合流側と分岐側
を、流量調整管４３,４４で接続している。また、タン
ク１１,１２,１３の底部を、先端に排水弁５１、中間に
第２,第３開閉弁５２,５３を夫々介設した手動排水用の
排水管５０で接続している。

【０００５】一方、上記給湯装置のヒートポンプ式冷媒
回路７１は、図２に示すように、圧縮機７２,四路切換
弁７３,室外ファン７５をもつ室外熱交換器７４,膨張弁
７６および夫々の室内膨張弁６１a〜６１cと室内ファン
(図示せず)をもつ互いに並列な室内熱交換器７７a〜７
７cを順次管路７９a〜７９fで循環接続してなり、管路
７９dに液閉鎖弁６２とフィルタ６６付きの受液器６３
とを介設し、管路７９eにガス閉鎖弁５８を介設してい
る。また、圧縮機７２の吐出管路７９aに第１電磁開閉
弁５４を介設し、この手前から第２電磁開閉弁５５と第
１閉鎖弁５７を介設した第１管路５９aを分岐させて、
その先端を図１で述べた熱交換器１９の一端に接続する
一方、熱交換器１９の他端と受液器６３とを、第２閉鎖
弁６９,フィルタ６７,第４電磁開閉弁５６を介設した第
２管路５９cで接続している。そして、第１閉鎖弁５７
の圧縮機側の第１管路５９aを、第３電磁開閉弁６０を
介設した第３管路５９eにより、圧縮機７２の吸込管路
７９fに接続する一方、受液器６３と吸込管路７９fのア
キュムレータ６８を、キャピラリチューブ６５をもつ第
４管路６４で接続している。

【０００６】上記貯水,貯湯式給湯装置において、制御
器３５は、蓄冷制御手段として、例えば夏季の夜間など
に制御装置から蓄冷運転指令信号を受けると、図２に示
す冷媒回路７１の四路切換弁７３を図中の実線で示す通
路側に切り換え、第１電磁開閉弁５４と第３電磁開閉弁
６０を開き,第２電磁開閉弁５５を閉じ、管路７９dの液
閉鎖弁６２を閉じて、圧縮機７２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１９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２１,２５をオフ、第３三方弁２３をオ
ン、第２,第４三方弁２２,２４をオンまたはオフに夫々
切り換え、ポンプ２０を逆転起動する。なお、各三方弁
がオフとは、それが図１の破線で示す通路側に、逆に各
三方弁がオンとは、それが図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)。すると、循環路が
タンク１３のみとつながり、タンク１３内の水のみが、
図中の破線矢印で示すようにポンプ２０により熱交換器
９を経て循環せしめられて冷却され、タンク３に冷水が
貯えられる。この蓄冷制御は、所定の蓄冷時間帯が経過
したとき、またはタンク１３の第１貯水温度センサ３１
が所定の冷水温度を検出したときに終了する。なお、こ
の場合、冷媒回路７１の室外熱交換器７４が凝縮器とし
て働いて、外気に放熱しているが、四路切換弁７３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７７a〜７７cで凝縮させれば、
室内を暖房することもできる。

【０００７】次に、制御器３５は、例えば夏季の午後な
どに制御装置から冷水利用冷房指令信号を受けると、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３５は、図１の各三方弁を上述の蓄冷
運転時と同じ切換位置(ＳＶ２１,２５オフ、ＳＶ２３オ
ン、ＳＶ２２,２４オンまたはオフ)にしたまま、ポンプ
２０を正転起動して、水を、図１の破線矢印で示すのと
逆方向にタンク１３と熱交換器１９との間のみで循環さ
せる。また、図２の四路切換弁７３を実線で示す通路側
に切り換え、第１電磁開閉弁５４と第３電磁開閉弁６０
と膨張弁７６を閉じ,第２電磁開閉弁５５と液閉鎖弁６
２とガス閉鎖弁５８を開いて、圧縮機７２からの吐出冷
媒を図中の一点鎖線矢印の如く循環させ、室内熱交換器
７７a〜７７c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７４を働かせずに、図１の熱交換
器１９を凝縮器として働かせる。なお、この冷水利用冷
房運転は、運転時間帯が経過したとき、またはタンク１
３の第１貯水温度センサ３１が熱交換器１９での冷却に
伴う所定の水温上昇を検出したとき、制御器３５により
終了される。

【０００８】これにより、タンク１３内に貯えられた冷
水は、ポンプ２０により循環せしめられて上記熱交換器
１９を冷却し、凝縮器たるこの熱交換器１９における冷
媒の凝縮を、室外熱交換器７４における空冷の場合に比
して大幅に促進する。したがって、室内を冷房している
室内熱交換器７７a〜７７c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、本出願人が最近提案した上記
給湯装置は、タンク１１,１２,１３および空気調和機の
冷媒回路７１を組み合わせた従来装置において、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
２３〜２５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たせうる安
価な構成の貯水,貯湯式給湯装置を狙ったものであっ
た。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記提案に
係る貯水,貯湯式給湯装置は、冷水利用冷房指令信号を
受けた制御器３５が、無条件に冷水利用冷房の制御に入
る。即ち、図１の各三方弁２１〜２５を適宜切り換え,
ポンプ２０を正転起動して、水を図中の破線矢印で示す
のと逆方向にタンク１３と熱交換器１９との間のみで循
環させると共に、図２の四路切換弁７３等を適宜切換
え,開閉して、圧縮機７２からの吐出冷媒を図中の一点
鎖線矢印の如く循環させ、蒸発器になる室内熱交換器７
７a〜７７cで室内を冷房し、かつ熱交換器１９のみを凝
縮器として働かせ、この凝縮器を上記循環水で冷却す
る。そのため、タンク１３内に貯えた水の温度が、外気
温度に比較して相対的に高くて外気による空気が有効な
場合でも、室外熱交換器７４を働かすことなく、専ら熱
交換器１９を凝縮器として働かせ、これを相対的に高温
の水で水冷することになって、冷房運転の消費電力が無
為に増加するという問題がある。また、蓄冷槽たる第２
貯湯タンク１３内の水温が異常に上昇することになる。

【００１０】そこで、本発明の目的は、冷房運転時に蓄
冷槽内の水温と外気温度を比較し、凝縮器を槽内の水で
水冷するか,外気で空冷するかを判断し、かつそのよう
に制御する手段を設けることにより、冷房運転の消費電
力の低減および蓄冷槽の水温の異常上昇の防止を図るこ
とができる貯水,貯湯式給湯装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為、
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１４,１９により内部の水が加熱され
る加熱タンク１１と、湯または水を貯える第１,第２貯
湯タンク１２,１３を立設し、上記加熱タンク１１,第
１,第２貯湯タンク１２,１３の頂部に給湯配管１５を、
上記加熱タンク１１および第２貯湯タンク１３の底部に
第２三方弁２２を介して給水配管１６を夫々接続し、上
記第１貯湯タンク１２の底部と第２貯湯タンク１３の頂
部を配管１７で接続するとともに、室内,室外熱交換器
７４,７７a〜７７cを含むヒートポンプ式冷媒回路７１
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１９とポンプ２０とを介設した循環配管１８の一端
１８aを上記加熱タンク１１の底部に接続する一方、第
１三方弁２１を介して２つに分岐する上記循環配管１８
の各他端１８b,１８cを上記加熱タンク１１および第２
貯湯タンク１３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２２と第２貯湯タンク１３の間の給
水配管１６に介設され、上記第１貯湯タンク１２底に連
なる給水分岐管２７を分岐させる第４三方弁２４と、上
記熱交換器１９と加熱タンク１１の間の循環配管１８に
介設され、上記第２貯湯タンク１３の頂部に連なる循環
第１分岐管２８を分岐させる第３三方弁２３と、上記第
２貯湯タンク１３内の水温Ｔ₁を検出する貯水温度セン
サ３１と、外気の温度を検出する外気温度センサ２と、
蓄冷運転指令を受けて、上記熱交換器１９を蒸発器とし
て働かせるとともに、上記第１,第３三方弁２１,２３を
共に第２貯湯タンク１３に通じるように切り換えて第２
貯湯タンク１３に冷水を貯える蓄冷制御手段１と、冷房
運転指令を受けて、上記貯水温度センサ３１の検出水温
Ｔ₁が、外気温度の所定の一次関数に上記外気温度セン
サ２の検出気温Ｔaを代入した値(Ｔc＝a×Ｔa＋b)より
も大きいか否かを判断し、大きいと判断したとき、上記
ヒートポンプ式冷媒回路７１の熱交換器１９を停止し、
かつ室外熱交換器７４を蒸発器たる室内熱交換器７７a
〜７７cに対する凝縮器として働かせる一方、大きくな
いと判断したとき、上記室外熱交換器７４を停止し、か
つ第１,第３三方弁２１,２３を共に第２貯湯タンク１３
に通じるように切り換えて、上記熱交換器１９を室内熱
交換器７７a〜７７cに対する凝縮器として働かせる冷房
制御手段１を備えたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】上記貯水,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２１が第２貯湯タンク１
３に,第３三方弁２３が加熱タンク１１に,第４三方弁２
４が第２貯湯タンク１３に,第５三方弁２５が第２貯湯
タンク１３に夫々通じるように切り換えられ、循環配管
１８のポンプ２０の駆動により、水が、凝縮器として働
く熱交換器１９,加熱タンク１１,第１,第２貯湯タンク
１２,１３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２０を停止し、給水配管１６の第２,
第４三方弁２２,２４の組合わせ切り換えで、水道水を
加熱タンク１１,第１,第２貯湯タンク１２,１３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１
５を経て出湯する。一方、蓄冷制御手段１は、夜間等に
蓄冷運転指令を受けると、熱交換器１９を蒸発器として
働かせ、第１,第３三方弁２１,２３を共に第２貯湯タン
ク１３に通じるように切り換えるので、第２貯湯タンク
１３内の水のみが、ポンプ２０により熱交換器１９を経
て循環せしめられて冷却され、第２貯湯タンク１３に冷
水が蓄えられることになる。

【００１３】次いで、昼間等に冷房運転指令を受けた冷
房制御手段１は、貯水温度センサ３１が検出する第２貯
水タンク１３内の水温Ｔ₁が、外気温度の所定の一次関
数に外気温度センサ２の検出気温Ｔaを代入した値(Ｔc
＝a×Ｔa＋b)よりも大きいか否かを判断し、大きいと判
断したとき、空冷が水冷よりも有利なので、ヒートポン
プ式冷媒回路７１の熱交換器１９を停止し、かつ室外熱
交換器７４を(冷媒回路７１の蒸発器たる室内熱交換器
７７a〜７７cに対する)凝縮器として働かせる。これに
より、室外熱交換器７４は冷たい外気で空冷され、この
室外熱交換器での冷媒の凝縮が促進される。一方、水温
Ｔ₁がＴcよりも大きくないと判断したとき、水冷が空冷
よりも有利なので、室外熱交換器７４を停止し、かつ第
１,第３三方弁２１,２３を共に第２貯湯タンク１３に通
じるように切り換えて、上記熱交換器１９を(冷媒回路
７１の蒸発器たる室内熱交換器７７a〜７７cに対する)
凝縮器として働かせる。これにより、第２貯湯タンク１
３内の冷水は、ポンプ２０で循環せしめられて熱交換器
１９を冷却し、この熱交換器での冷媒の凝縮を促進す
る。かくて、水冷,空冷のうち熱的に有利な方を用いて
凝縮器を冷却するので、冷房運転の消費電力の低減およ
び第２貯湯タンク３内の水温の異常上昇の防止を図りつ
つ、室内を冷房する室内熱交換器７７a〜７７cの冷房負
荷を軽減することができ、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、電力需要の
ピーク緩和にも寄与することができる。

【００１４】

【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及び図２は、本発明の貯水,貯湯式給湯装
置の給湯配管系および冷媒回路の一例を夫々示す回路図
である。この給湯装置は、図１において外気の温度Ｔa
を検出する外気温度センサを新たに設け、制御器の構成
を改善した点を除いて、図１,２を用いて既に述べた本
出願人の提案に係る給湯装置と同じであるので、同一部
材についての説明は省略する。上記外気温度センサ２
は、図２に示す室外熱交換器７４の近傍の外気の温度Ｔ
aを検出し(図４のＳ１参照)、検出信号を、冷房制御手
段を兼ねる制御器１に出力する。既述の蓄冷制御手段で
ある上記制御器１は、冷房制御手段として、図示しない
システム全体の制御装置からの冷房運転指令信号と、第
２貯湯タンク１３の第１貯水温度センサ３１および上記
外気温度センサ２からの検出信号を受けて、第１貯水温
度センサ３１の検出水温Ｔ₁が、外気温度の所定の一次
関数に外気温度センサ２の検出気温Ｔaを代入した値(Ｔ
c＝a×Ｔa＋b)よりも大きいか否かを判断する(図３,図
４のＳ２参照)。そして、Ｔ₁がＴcよりも大きいと判断
した時、ヒートポンプ式冷媒回路７１の熱交換器１９を
停止し、かつ室外熱交換器７４を、蒸発器たる室内熱交
換器７７a〜７７cに対する凝縮器として働かせる空冷運
転制御を行なう(図４のＳ４参照)。一方、Ｔ₁がＴcより
も大きくないと判断した時、上記室外熱交換器７４を停
止し、かつ第１,第３三方弁２１,２３を共に第２貯湯タ
ンク１３に通じるように切り換えて、上記熱交換器１９
を室内熱交換器に対する凝縮器として働かせる冷水利用
運転制御を行なう(図４のＳ３参照)。

【００１５】上記構成の貯水,貯湯式給湯装置の蓄冷運
転は、従来例で述べたとおりであるので、貯えた冷水に
よる冷水利用等の冷房運転、蓄熱,給湯のみの通常運転
および蓄冷に先立っての排水動作について次に述べる。
制御器１は、例えば夏季の昼間などに図示しないシステ
ム全体の制御装置から冷房運転指令信号を受けると、図
４のステップＳ１で外気温度センサ２とタンク１３の第
１貯水温度センサ２１が検出した検出気温Ｔaと検出水
温Ｔ₁に基づき、ステップＳ２で、検出水温Ｔ₁が、検出
気温Ｔaを外気温度の一次関数に代入した値Ｔc(＝a×Ｔ
a＋b)よりも大きいか否かを判断する。そして、Ｔ₁がＴ
cよりも大きくないと判断すると、水冷が空冷よりも有
利なので、ステップＳ３に進んで冷水利用冷房運転制御
を行なう一方、Ｔ₁がＴcよりも大きいと判断すると、空
冷が水冷よりも有利なので、ステップＳ４に進んで空冷
冷房運転制御を行なう。ここで、上記一次関数Ｔcは、
図３の実線の直線で示す如くであり、破線で示すＴ₁＝
Ｔaの直線と３０℃付近で交差し、かつ勾配がより急で
あって、３０℃を境にして気温,水温がそれ以下では空
冷が、それ以上では水冷が夫々有利であることを示して
いる。

【００１６】さて、ステップＳ３の冷水利用冷房運転で
は、制御器１は、従来例で述べたと同様に図１の各三方
弁を２１〜２５を適宜切り換え,ポンプ２０を正転起動
して、タンク１３の冷水を図中の破線矢印で示すのと逆
方向に熱交換器１９との間のみで循環させるとともに、
図２の四路切換弁７３等を適宜切換え,開閉して、圧縮
機７２からの吐出冷媒を図中の一点鎖線矢印の如く循環
させる。そして、蒸発器になる室内熱交換器７７a〜７
７cで室内を冷房し、かつ熱交換器１９のみを凝縮器と
して働かせ、上記冷水でこの凝縮器を冷却して冷媒の凝
縮を促進する。また、ステップＳ４の空冷冷房運転で
は、制御器１は、図１の給湯配管系のポンプ２０を停止
するとともに、図２の冷媒回路の四路切換弁７３を図中
の実線で示す通路側に切り換え、第１電磁開閉弁５４,
膨張弁７６,液閉鎖弁６２,ガス閉鎖弁５８を開き、第
２,第３,第４電磁開閉弁５５,６０,５６を閉じて、圧縮
機７２からの吐出冷媒を図２の破線矢印Ｅの如く循環さ
せる。そして、圧縮機７２からの吐出冷媒を、室外熱交
換器７４において冷たい外気で空冷して効率よく凝縮さ
せ、室内熱交換器７７a〜７７cで蒸発させて、室内を冷
房する。

【００１７】かくて、水冷,空冷のうち熱的に有利な方
を用いて冷媒回路７１の凝縮器７４または１９を冷却す
るので、蒸発器たる室内熱交換器７７a〜７７cの冷房負
荷を軽減して、第２貯湯タンク１３内の水温の異常上昇
を避けながら、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、電力需要のピーク緩和
にも寄与することができる。

【００１８】一方、蓄熱,給湯のみの通常運転の場合、
制御器１は、第１,第３,第４,第５三方弁２１,２３,２
４,２５を共にオフにし、かつ第２三方弁２２をオンま
たはオフにする。これにより第１三方弁２１が第２貯湯
タンク１３に,第３三方弁２３が加熱タンク１１に,第４
三方弁２４が第２貯湯タンク１３に,第５三方弁２５が
第２貯湯タンク１３に夫々通じ、続いて多機能ヒートポ
ンプ制御が行なわれる。即ち、制御器１は、図２に示す
冷媒回路７１の四路切換弁７３を破線で示す通路側に切
り換え、第１電磁開閉弁５４と第３電磁開閉弁６０を閉
じ,第２電磁開閉弁５５を開き、管路７９dの液閉鎖弁６
２を閉じて、圧縮機７２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１９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２０
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１９,加熱タンク１１,第１,第２貯湯タンク１
２,１３の順に循環させる。これによって、熱交換器１
９を通る際の加熱で３つのタンク１１,１２,１３内の水
が全体的に沸上げられ、必要に応じて電気ヒータ１４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。

【００１９】ここで、第５三方弁２５をオンに切り換え
れば、第２貯湯タンク１３が循環路から遮断されて、第
１貯湯タンク１２の底部の矢印Ａで示すように、水を加
熱タンク１１と第１貯湯タンク１２のみに循環させるこ
とができる。一方、第１三方弁２１をオン,第２三方弁
２２をオフに切り換えれば、第１,第２貯湯タンク１２,
１３が循環路から遮断されて、加熱タンク１１の底部の
矢印Ｂで示すように、水を加熱タンク１１のみに循環さ
せることができる。上述の場合は、冷媒回路７１の室外
熱交換器７４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７３を実線で示す通路側に切り
換え、膨張弁７６を閉じ,液閉鎖弁６２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７
７a〜７７cで蒸発させれば、室内を冷房することもでき
る。

【００２０】他方、従来例で述べた第２貯湯タンク１３
への蓄冷運転が終わると、制御器１は、以降の通常運転
に備えてセンサからの信号入力を第２貯湯タンク１３の
第１貯水温度センサ３１から第１貯湯タンク１２の第２
貯水温度センサ３２側に切り換え、第４,第５三方弁２
４,２５を共に第１貯湯タンク１２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１３が、給水配管１６および循環配管１８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１３からの貯えた冷水の流出が防止され、
かつ循環配管１８を循環する湯の第２貯湯タンク１３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１３に確実かつ有効に貯えておくことがで
きる。

【００２１】続いて、制御器１は、所定の出湯優先時間
帯(たとえば午前５時から午後６時まで)にある場合、第
２貯湯タンク１３の頂部の第１貯水温度センサ３１が検
出する水温Ｔ₁が、出湯可能な４０℃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、第
２,第４三方弁２２,２４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１６からの水道水
を第２貯湯タンク１３の底部に供給し、このタンク１３
の頂部から給湯配管１５を経る出湯を可能にする。一
方、水温Ｔ₁が４０℃以下と判断すれば、第２,第４,第
５三方弁２２,２４,２５を共にオンに,第３三方弁２３
をオフに,第１三方弁２１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２
２,２４を経て夫々加熱タンク１１,第１貯湯タンク１２
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２２のみをオ
フにすれば第１貯湯タンク１２のみから、第４三方弁２
４のみをオフにすれば加熱タンク１１のみからの出湯が
可能になる。また、第３三方弁２３がオフ,第５三方弁
２５がオンなので、この状態で第１三方弁２１をオフに
してポンプ２０を正転駆動すれば、タンク１１,１２の
水を熱交換器１９を経て循環でき、第１三方弁２１をオ
ンにして同様にすれば、タンク１１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１９で沸上
げることができる。

【００２２】さらに、制御器１は、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
る場合は、上述の出湯制御と略同じだが多量の湯が必要
なので、第１,第２貯水温度センサ３１,３２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、どのタ
ンク１１,１２,１３が最も沸上がっているかを判断す
る。そして、第２,第４三方弁２２,２４の切換を組合わ
せて、そのタンクの底部に給水配管１６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１５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１１の場合は
第１三方弁２１をオフ、第１貯湯タンク１２の場合は第
５三方弁２５をオフ、第２貯湯タンク１３の場合は第５
三方弁２５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１９を経てポンプ２０に
より循環させて沸上げるべく、多機能ヒートポンプ制御
で述べたように、第１,第３,第５三方弁２１,２３,２５
を共にオフにして、３つのタンク１１,１２,１３に水を
循環させ、あるいは出湯優先時間帯で述べたように、第
３三方弁２３をオフ,第５三方弁２５をオン,第１三方弁
２１をオフまたはオンにして、２つのタンク１１,１２
またはタンク１１のみに水を循環させ、必要に応じてタ
ンク１１の電気ヒータ１４を併用するのである。

【００２３】最後に、上述の冷水利用冷房運転の結果、
第２貯湯タンク１３内の冷水が暖められて温水になった
場合、制御器１は、次のような自動排水制御を行なう。
即ち、制御器１は、制御装置から排水指令信号を受ける
と、給湯配管１５に介設されたフロースイッチ４８（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、第２,第４三方弁２２,２４を
オフ、第３三方弁２３をオンにし、循環第１分岐管２８
から分岐する排水管３０の排水弁２６をオン、即ち開成
する。そして、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１３のみが循環路１８に連通し、給水配管１６の第
２,第４三方弁２２,２４が第２貯湯タンク１３に通じる
ので、このタンク１３の底部に水道水が供給されるとと
もに、タンク１３内の湯が頂部の循環第１分岐管２８か
ら排水管３０を経て排出され、タンク１３内の水温は徐
々に低下する。

【００２４】一方、上記フロースイッチ４８により出湯
中と判断すれば、第２貯湯タンク１３の頂部の第１貯水
温度センサ３１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、４０℃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、第２,第３,第
４三方弁２２,２３,２４を共にオフにし、排水弁２６を
オフつまり閉成して、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１３の底部に上述
と同様に水道水が供給され、タンク１３内の湯は、循環
第１分岐管２８の先端が第３三方弁２３で閉ざされてい
るので、配管１７を経て第１貯湯タンク１２の底部に送
り込まれて、タンク１３内の水温は徐々に低下する。ま
た、水温Ｔ₁が４０℃未満の場合は、出湯中でタンク１
３の湯温度が低いので、第２,第４三方弁２２,２４をオ
ンにし、他のタンク１１,１２に給水してこのタンクか
ら出湯させるとともに、排水弁２６をオフにして、タン
ク１３からの排水を中止する。従って、排水積算タイマ
の計時を停止し、排水を中止する。

【００２５】制御器１は、排水積算タイマが計時を始め
ると、給水温度センサ３３に水道水の温度Ｔwを検出さ
せ、タンク１３の頂部の第１貯水温度センサ３１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、未満と判断すれば、タンク１３内の
水温が水道水の水温付近まで低下したとして、排水弁２
６を閉じて排水制御を終了する。一方、Ｔ₁が(Ｔw＋α)
以上と判断すれば、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排水制御を終了する一方、終えてい
ないと判断すれば、この自動排水制御の最初の出湯中か
否かの判断処理に戻る。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１３
内の水温は、蓄冷運転開始時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１９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。

【００２６】上記自動排水制御と同様の省エネルギ効果
は、次に述べる温水移送制御によっても奏される。即
ち、制御器１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２６を閉じたま
ま、第１〜第５三方弁２１〜２５を総てオフにし、ポン
プ２０を逆転駆動する。すると、タンク１３の底部に給
水配管１６から水道水が幾分供給されつつ、循環第１分
岐管２８は先端が第３三方弁２３で閉ざされているの
で、水が配管１７側から図１の実線矢印で示すと逆の方
向にタンク１３,１２,１１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１３
内の水は、第１貯湯タンク１２や加熱タンク１１に移送
される。この移送は、第２貯湯タンク１３の第１貯水温
度センサ３１で検出される水温Ｔ₁が、給水温度センサ
３３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１
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１３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。

【００２７】

【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め
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
を介設し、第２貯湯タンク内の水温を検出する貯水温度
センサと、外気の温度を検出する外気温度センサとを設
けるとともに、蓄冷制御手段によって、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、冷房制御手段に
よって、冷房運転指令に基づき、貯水温度センサの検出
水温が、外気温度の所定の一次関数に上記外気温度セン
サの検出気温を代入した値よりも大きいか否かを判断
し、大きいと判断したとき、上記ヒートポンプ式冷媒回
路の熱交換器を停止し、かつ室外熱交換器を蒸発器たる
室内熱交換器に対する凝縮器として働かせる一方、大き
くないと判断したとき、上記室外熱交換器を停止し、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、上記熱交換器を室内熱交換器に対する凝
縮器として働かせるようにしているので、水冷,空冷の
うち熱的に有利な方を用いて冷媒回路の凝縮器を冷却す
るので、蒸発器たる室内熱交換器の冷房負荷を軽減し
て、第２貯湯タンク内の水温の異常上昇を避けながら、
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、電力需要のピーク緩和にも寄与するこ
とができる。

【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】 上記給湯装置における空冷冷房と冷水利用冷
房運転の選択に用いる水温と外気温の関係を示す図であ
る。

【図４】 上記給湯装置における冷房運転の制御の流れ
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…制御器、２…外気温度センサ、１１…加熱タンク、
１２…第１貯湯タンク、１３…第２貯湯タンク、１４…
電気ヒータ、１５…給湯配管、１６…給水配管、１７…
配管、１８…循環配管、１８a…一端、１８b,１８c…他
端、１９…熱交換器、２０…ポンプ、２１〜２５…第１
〜第５三方弁、２６…排水弁、２７…給水分岐管、２８
…循環第１分岐管、２９…循環第２分岐管、３１…第１
貯水温度センサ、３３…給水温度センサ、７１…冷媒回
路、７４…室外熱交換器、７７a〜７７c…室内熱交換
器、Ｔ₁…検出水温、Ｔa…検出気温。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２５Ｂ 29/00 ３７１ Ｆ２５Ｂ 29/00 ３７１Ｃ Ｆ２５Ｄ 13/00 Ｆ２５Ｄ 13/00 Ｂ (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 (56)参考文献 特開 平４−32655（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−192157（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−181244（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭51−14207（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱手段(１４,１９)により内部の水が
   加熱される加熱タンク(１１）と、湯または水を貯える
   第１,第２貯湯タンク（１２,１３)を立設し、上記加熱
   タンク(１１),第１,第２貯湯タンク(１２,１３)の頂部
   に給湯配管(１５)を、上記加熱タンク(１１)および第２
   貯湯タンク(１３)の底部に第２三方弁(２２)を介して給
   水配管(１６)を夫々接続し、上記第１貯湯タンク(１２)
   の底部と第２貯湯タンク(１３)の頂部を配管(１７)で接
   続するとともに、室内,室外熱交換器(７４,７７a〜７７
   c)を含むヒートポンプ式冷媒回路(７１)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(１９)とポ
   ンプ(２０)とを介設した循環配管(１８)の一端(１８a)
   を上記加熱タンク(１１)の底部に接続する一方、第１三
   方弁(２１)を介して２つに分岐する上記循環配管(１８)
   の各他端(１８b,１８c)を上記加熱タンク(１１)および
   第２貯湯タンク(１３)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(２２)と第２貯湯タンク(１３)の間の給
   水配管(１６)に介設され、上記第１貯湯タンク(１２)底
   に連なる給水分岐管(２７)を分岐させる第４三方弁(２
   ４)と、 上記熱交換器(１９)と加熱タンク(１１)の間の循環配管
   (１８)に介設され、上記第２貯湯タンク(１３)の頂部に
   連なる循環第１分岐管(２８)を分岐させる第３三方弁
   (２３)と、 上記第２貯湯タンク（１３)内の水温（Ｔ₁)を検出する
   貯水温度センサ(３１)と、 外気の温度を検出する外気温度センサ(２)と、 蓄冷運転指令を受けて、上記熱交換器(１９)を蒸発器と
   して働かせると共に、上記第１,第３三方弁(２１,２３)
   を共に第２貯湯タンク(１３)に通じるように切り換えて
   第２貯湯タンク(１３)に冷水を貯える蓄冷制御手段(１)
   と、 冷房運転指令を受けて、上記貯水温度センサ(３１)の検
   出水温(Ｔ₁)が、外気温度の所定の一次関数に上記外気
   温度センサ(２)の検出気温(Ｔa)を代入した値(Tc＝a×
   Ｔa＋b)よりも大きいか否かを判断し、大きいと判断し
   たとき、上記ヒートポンプ式冷媒回路(７１)の熱交換器
   (１９)を停止し、かつ室外熱交換器(７４)を蒸発器たる
   室内熱交換器(７７a〜７７c)に対する凝縮器として働か
   せる一方、大きくないと判断した時、上記室外熱交換器
   (７４)を停止し、かつ第１,第３三方弁(２１,２３)を共
   に第２貯湯タンク(１３)に通じるように切り換えて、上
   記熱交換器(１９)を室内熱交換器(７７a〜７７c)に対す
   る凝縮器として働かせる冷房制御手段(１)を備えたこと
   を特徴とする貯水,貯湯式給湯装置。