JP3371622B2 - ヒートポンプ式給湯設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、貯湯槽を有するヒー
トポンプ式給湯設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のヒートポンプ式給湯設備
の一例としては、特公平２−２０５９号公報に記載され
たものがある。これは図９に示すようなものであって、
１は給湯用ヒートポンプ、２は貯湯槽、３は給湯用一次
側循環ポンプ、４は給湯用一次側循環水路、５は蛇口、
６は給湯用二次側循環ポンプ、７は給湯用二次側循環水
路、８は給水弁、９は給水配管、１０は水位センサ、１
１は第１の温度センサ、１２は制御装置である。給湯用
一次側循環水路４は、給湯用ヒートポンプ１、貯湯槽
２、及びこれらを給湯用一次側循環ポンプ３を介して接
続する配管により形成されている。また、給湯用二次側
循環水路７は、両端が貯湯槽２に接続される配管により
形成されており、その途中には蛇口５と給湯用二次側循
環ポンプ６とが設けられている。さらに、給水配管９
は、上水道等の水源（図示せず）と給湯用一次側循環水
路４とを給水弁８を介して接続しており、水源からの水
を給水弁８及び給湯用一次側循環水路４を通じて貯湯槽
２に流入させることができるように構成されている。

【０００３】次に動作について説明する。このヒートポ
ンプ式給湯設備では給湯利用の少ない夜間に貯湯槽２に
湯を貯え、主として昼間に蛇口５より給湯利用する。こ
のため通常は、電力消費の夜間シフトを目的とした電力
会社の料金精度（例えば業務用蓄熱調整契約制度）を利
用し、夜間（例えば２２時〜翌８時）の安価な電力によ
り給湯用ヒートポンプ１及び給湯用一次側循環ポンプ３
を運転して貯湯槽２内の水を昇温する。

【０００４】すなわち、夜間、第１の温度センサ１１が
検出する貯湯槽２内の水温が所定値以下の時には、制御
装置１２が給湯用ヒートポンプ１及び給湯用一次側循環
ポンプ３を運転させる。給湯用ヒートポンプ１は外気か
ら吸収した熱により給湯用一次側循環水路４を循環する
水を加熱する。また、第１の温度センサ１１が検出する
貯湯槽２内の水温が上記所定値より高い別の所定値以上
で且つ水位センサ１０が検出する貯湯槽２内の水位が所
定水位以下の時には、制御装置１２が給水弁８を開いて
給水配管９より給水する。このようにして貯湯槽２内の
水温を所定温度以上に保ちながら所定水位まで湯を貯え
る。

【０００５】一方、給湯用二次側循環ポンプ６は常に運
転されており、給湯用二次側循環水路７内を湯が循環し
ているので、蛇口５をひねると直ぐに湯が出る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のヒートポン
プ式給湯設備は、貯湯槽を備えた方式であるため、朝ま
でに所定量の湯を所定温度以上にまで確実に沸き上げる
必要がある。しかしながら、貯湯負荷は外気温及び水源
からの水の温度に大きく左右されるため、外気温又は水
の温度が設備設計時の基準温度を下回った日には、夜間
電力料金時間帯が終了した時点で、貯湯量もしくは湯温
上昇が不足することも考えられる。また、給湯用ヒート
ポンプ又は給湯用一次側循環ポンプの経年変化や異常発
生等によっても、同様に貯湯量もしくは湯温上昇の不足
が生じることが予想される。なお、これを回避するため
に給湯用ヒートポンプの容量を通常よりも大きくするこ
とが考えらえるが、例外的に寒い気象条件もしくは日常
的には発生しない異常等に対して、このような方法で対
応するのでは、設備費が増大して経済的効率が悪い。

【０００７】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたものであって、設備費を大きく増やすこ
となく、貯湯量不足又は湯温上昇不足を回避できるヒー
トポンプ式給湯設備を提供することを目的とするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係るヒートポンプ式給湯設備は、外気か
ら吸収した熱により水を加熱する給湯用ヒートポンプ
と、給湯用ヒートポンプと貯湯槽との間に形成され給湯
用一次側循環ポンプを有する給湯用一次側循環水路と、
上水道等の水源からの水を給水弁を介して貯湯槽に流入
させる給水配管と、貯湯槽内の水位を検出する水位セン
サと、貯湯槽内の水温を検出する第１の温度センサと、
外気温を検出する第２の温度センサと水源からの水の温
度を検出する第３の温度センサとのいずれか一方又は両
方と、夜間電力時間帯及び夜間電力時間帯開始前の第１
の所定時間帯が設定される２４時間タイマとを備え、第
１の所定時間帯における第２の温度センサ又は第３の温
度センサの検出値が各々の所定値以下である場合には、
貯湯槽内の目標水温を給湯モードにおける第１の所定水
温よりも高い第２の所定水温に設定するとともに、貯湯
槽内の目標水位を給湯モードにおける第１の所定水位よ
りも高い第２の所定水位に設定し、設定された目標水温
及び目標水位に近付けるように貯湯槽内の水温と水位と
を制御する貯湯モードの運転を行なう第１の制御手段を
設けた構成とした。

【０００９】また、外気から吸収した熱により水を加熱
する給湯用ヒートポンプと、給湯用ヒートポンプと貯湯
槽との間に形成され給湯用一次側循環ポンプを有する給
湯用一次側循環水路と、上水道等の水源からの水を給水
弁を介して貯湯槽に流入させる給水配管と、貯湯槽内の
水位を検出する水位センサと、貯湯槽内の水温を検出す
る第１の温度センサと、夜間電力時間帯及び夜間電力時
間帯終了前の第２の所定時間帯が設定される２４時間タ
イマと、外気から吸収した熱により水を加熱する空調用
ヒートポンプと、空調用ヒートポンプと負荷側空調機器
との間に形成され空調用循環ポンプを有する空調用循環
水路と、給湯用一次側循環水路と空調用循環水路との間
で熱交換を行なう補助熱交換器と、空調用ヒートポンプ
と補助熱交換器との間の空調用循環水路に配設された第
１の電動弁とを備え、第２の所定時間帯における水位セ
ンサ又は第１の温度センサの検出値が各々の所定値以下
である場合には、空調用ヒートポンプを運転させ、第１
の電動弁を開くように制御する第２の制御手段を設けた
構成とした。

【００１０】また、外気から吸収した熱により水を加熱
する給湯用ヒートポンプと、給湯用ヒートポンプと貯湯
槽との間に形成され給湯用一次側循環ポンプを有する給
湯用一次側循環水路と、上水道等の水源からの水を給水
弁を介して貯湯槽に流入させる給水配管と、貯湯槽内の
水位を検出する水位センサと、貯湯槽内の水温を検出す
る第１の温度センサと、夜間電力時間帯が設定される２
４時間タイマと、外気から吸収した熱により水を加熱す
る空調用ヒートポンプと、空調用ヒートポンプと負荷側
空調機器との間に形成され空調用循環ポンプを有する空
調用循環水路と、給湯用一次側循環水路と空調用循環水
路との間で熱交換を行なう補助熱交換器と、空調用ヒー
トポンプと補助熱交換器との間の空調用循環水路に配設
された第１の電動弁と、給湯用ヒートポンプと補助熱交
換器との間の給湯用一次側循環水路に配設された補助熱
交換器用ポンプとを備え、夜間電力料金時間帯において
給湯用ヒートポンプ又は給湯用一次側循環ポンプから異
常信号が出力された時に、水位センサ又は第１の温度セ
ンサの検出値が各々の所定値以下である場合には、空調
用ヒートポンプ及び補助熱交換器用ポンプを運転させ、
第１の電動弁を開くように制御する第３の制御手段を設
けた構成とした。

【００１１】さらに、上記構成において、空調用ヒート
ポンプを複数配備して空調用循環水路で並列接続すると
ともに、空調用ヒートポンプ相互間の空調用循環水路に
第２の電動弁を配設し、かつ、第１の電動弁が開かれた
場合に第２の電動弁を閉じ、第２の電動弁よりも補助熱
交換器側の空調用ヒートポンプを運転させるように制御
する第４の制御手段を設けた構成とした。

【００１２】

【作用】この発明に係るヒートポンプ式給湯設備によれ
ば、夜間電力時間帯開始前の第１の所定時間帯に、第２
の温度センサにより検出される外気温又は第３の温度セ
ンサにより検出される水源からの水の温度が各々の所定
値以下である場合には、第１の制御手段が貯湯モードの
運転を行なうので、夜間電力時間帯開始と同時に貯湯モ
ードの運転を開始する場合よりも、貯湯モードの運転が
早く開始されることになり、貯輸槽内の水温及び水位の
上昇も早くなる。

【００１３】また、夜間時間帯終了前の第２の所定時間
帯に、水位センサにより検出される貯湯槽内の水位又は
第１の温度センサにより検出される貯湯槽内の水温が各
々の所定値以下である場合には、第２の制御手段が空調
用ヒートポンプを運転させ、第１の電磁弁を開くので、
空調用循環水路内の水が空調用ヒートポンプにより加熱
され、この加熱された水と補助熱交換器で熱交換するこ
とにより、給湯用一次側循環水路内の水が加熱される。
したがって、給湯用ヒートポンプのみで給湯用一次側循
環水路内の水を加熱する場合よりも、貯湯槽内の水温及
び水位が速やかに上昇する。

【００１４】また、夜間電力時間帯に、給湯用ヒートポ
ンプ又は給湯用一次側循環ポンプから異常信号が出力さ
れた時に、水位センサにより検出される貯湯槽内の水位
又は第１の温度センサにより検出される貯湯槽内の水温
が各々の所定値以下である場合には、第３の制御手段が
空調用ヒートポンプ及び補助熱交換器用ポンプを運転さ
せ、第１の電磁弁を開くので、空調用循環水路内の水が
空調用ヒートポンプにより加熱され、この加熱された水
と補助熱交換器で熱交換することにより、給湯用一次側
循環水路内の水が加熱される。

【００１５】また、第１の電動弁が開かれた場合、すな
わち補助熱交換器で熱交換が行なわれる場合、第４の制
御手段が第２の電動弁を閉じ、第２の電動弁よりも補助
熱交換器側の空調用ヒートポンプを運転させるので、こ
の空調用ヒートポンプ及び補助熱交換器は、第２の電動
弁よりも負荷側空調機器側の空調用ヒートポンプ、空調
用循環水路、及び負荷側空調機器と切り離される。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。 実施例１．図１はこの発明の実施例１に係るヒートポン
プ式給湯設備の概略構成図である。このヒートポンプ式
給湯設備は、水方式の空調設備を備えている。なお、図
中符号２及び４〜１１で示す部分は従来例の図９におけ
る同一符号で示す部分と同一又は相当する構成要素につ
き、重複する説明を省略する。

【００１７】３１，４１は給湯用ヒートポンプであり、
これらは各々給湯用一次側循環ポンプ３２，４２及び逆
止弁３２ａ，４２ａを介して貯湯槽２に並列に配管接続
され、これにより給湯用一次側循環水路４が形成されて
いる。３３，４３は空調用ヒートポンプであり、これら
は各々空調用循環ポンプ３４，４４及び逆止弁３４ａ，
４４ａを介して負荷側空調機器（図示せず）に並列に配
管接続され、これにより空調用循環水路１３が形成され
ている。

【００１８】１４は補助熱交換器、１５は補助熱交換器
用ポンプ、１５ａは逆止弁、１６は第１の電動弁であ
り、補助熱交換器１４は補助熱交換器用ポンプ１５及び
逆止弁１５ａを介して給湯用一次側循環水路４に配管接
続されるとともに、第１の電動弁１６を介して空調用循
環水路１３に配管接続されており、給湯用一次側循環水
路４内の水と空調用循環水路１３内の水との間で熱交換
が行なえる構成となっている。１７は２４時間タイマ、
１８は外気温を検出する第２の温度センサ、１９は給水
配管９に設けられて水源から供給される水の温度を検出
する第３の温度センサ、２０は空調用循環水路１３と補
助熱交換器１４との間の配管に設けられた第４の温度セ
ンサである。

【００１９】なお、貯湯槽２に設けられた水位センサ１
０は低水位１０Ｌ（第１の所定水位）及び高水位１０Ｈ
（第２の所定水位）の二基準を有し、貯湯槽２に設けら
れた第１の温度センサ１１は温度の低い順に湯温低下温
度１１Ｌ（第１の所定水温），給水可能温度１１Ｍ，及
び沸き上がり温度１１Ｈ（第２の所定水温）の三基準を
有している。また、２４時間タイマ１７には、夜間電力
時間帯（例えば２２時〜翌８時）と、夜間電力時間帯開
始前の第１の所定時間帯（例えば２０時〜２２時）と、
夜間電力時間帯終了前の第２の所定時間帯（例えば翌６
時〜８時）とが予め設定されている。

【００２０】制御装置１２は図２に示すように、２４時
間タイマ１７，第１〜第４の温度センサ１１，１８，１
９，２０，及び水位センサ１０からの信号と、給湯用ヒ
ートポンプ３１，４１及び給湯用一次側循環ポンプ３
２，４２からの異常出力と、空調設備の使用状態（冷
房，暖房，又は不使用）に係る信号とに基づいて、給水
弁８と、給湯用ヒートポンプ３１，４１と、給湯用一次
側循環ポンプ３２，４２と、補助熱交換器用ポンプ１５
と、第１の電動弁１６と、空調用ヒートポンプ３３，４
３と、空調用循環ポンプ３４，４４とを制御できるよう
に、各構成要素と接続されている。

【００２１】このヒートポンプ式給湯設備の基本動作は
以下の通りである。すなわち、補助熱交換器１４よりも
貯湯槽２側の設備においては従来例と同様、夜間、給湯
用ヒートポンプ３１，４１及び給湯用一次側循環ポンプ
３２，４２を運転するとともに給水配管９から給水し、
貯湯槽２に所定温度の湯を所定水位まで貯える。給湯用
二次側循環水路７では給湯用二次側循環ポンプ６が常時
運転されており、蛇口５をひねると直ぐに湯が出る。ま
た、補助熱交換器１４よりも負荷側空調機器側の設備に
おいては空調負荷に応じて空調用ヒートポンプ３３，４
３及び空調用循環ポンプ３４，４４を運転して、外気か
ら吸収した熱により空調用循環水路１３内の水を冷却又
は加熱し、この水を負荷側空調機器に送って冷房又は暖
房を行なう。

【００２２】次いで、図３のフローチャートに示される
制御について説明する。ここでは、制御装置１２は２４
時間タイマ１７と、水位センサ１０と、第１〜第３の温
度センサ１１，１８，１９とからの信号に基づいて、給
湯用ヒートポンプ３１，４１と、給湯用一次側循環ポン
プ３２，４２と、給水弁８とを制御する。

【００２３】先ず、ステップＳ１〜Ｓ５では、貯湯槽２
内の目標水温及び目標水位を設定する。すなわち、ステ
ップＳ１で２４時間タイマ１７からの信号により基づ
き、いま現在の時刻がア．夜間電力時間帯、イ．第１の
所定時間帯、ウ．それ以外の時間帯の、いずれにあるの
かを判定し、ア．の場合にはステップＳ２へ、イ．の場
合にはステップＳ３へ、ウ．の場合にはステップＳ５
へ、それぞれ進む。

【００２４】ステップＳ３では、第２の温度センサ１８
の検出する外気温が予め設定されている所定値（例えば
設備設計基準値）よりも低い場合にはステップＳ２へ進
み、そうでない場合にはステップＳ４へ進む。ステップ
Ｓ４では、第３の温度センサ１９の検出する水源からの
水の温度が予め設定されている所定値（例えば設備設計
基準値）よりも低い場合にはステップＳ２へ進む、そう
でない場合にはステップＳ５へ進む。

【００２５】ステップＳ２では、貯湯槽２内の目標水温
を沸き上がり温度１１Ｈに、貯湯槽２内の目標水位を高
水位１０Ｈに、それぞれ設定して、ステップＳ６へ進
む。また、ステップＳ５では、貯湯槽２内の目標水温を
湯温低下温度１１Ｌに、貯湯槽２内の目標水位を低水位
１０Ｌに、それぞれ設定して、ステップＳ６へ進む。

【００２６】次いで、ステップＳ６〜Ｓ１２では、貯湯
槽２内を、ステップＳ１〜Ｓ５で設定された目標水温及
び目標水位に近付けるように給湯用ヒートポンプ３１，
４１及び給湯用一次側循環ポンプ３２，４２を運転制御
する。

【００２７】すなわち、ステップＳ６では、第１の温度
センサ１１の検出する貯湯槽２内の水温が目標水温未満
の場合にはステップＳ７へ進み、そうでない場合にはス
テップＳ８へ進む。ステップＳ７では、給湯用ヒートポ
ンプ３１，４１及び給湯用一次側循環ポンプ３２，４２
を運転させ、ステップＳ９へ進む。また、ステップＳ８
では、給湯用ヒートポンプ３１，４１及び給湯用一次側
循環ポンプ３２，４２の運転を停止させ、ステップＳ９
へ進む。

【００２８】ステップＳ９では、水位センサ１０の検出
する貯湯槽２内の水位が目標水位以上であればステップ
Ｓ１０へ進み、そうでない場合にはステップＳ１１へ進
む。ステップＳ１１では、第１の温度センサ１１の検出
する貯湯槽２内の水温が給水可能温度１０Ｍ未満の場合
にはステップＳ１０へ進み、給水可能温度１０Ｍ以上の
場合にはステップＳ１２へ進む。ステップＳ１０では、
給水弁８を閉じてステップＳ１へ戻る。また、ステップ
Ｓ１２では、給水弁８を開いてステップＳ１へ戻る。

【００２９】この実施例では、図３のフローチャートの
制御機能を実現する制御装置１２の手段が、この発明に
いう第１の制御手段の一例である。また、貯湯槽２内の
目標水温を湯温低下温度１１Ｌに、目標水位を低水位１
０Ｌに、それぞれ設定して運転する制御モードがこの発
明にいう給湯モードであり、貯湯槽２内の目標水温を沸
き上がり温度１１Ｈに、目標水位を高水位１０Ｈに、そ
れぞれ設定して運転する制御モードがこの発明にいう貯
湯モードである。なお、この実施例では、外気温を検出
する第２の温度センサ１８と、水源からの水の温度を検
出する第３の温度センサ１９との両方を備えた構成とし
たが、いずれか一方のみを備えた構成としてもよい。

【００３０】実施例２．図４はこの発明の実施例２に係
るヒートポンプ式給湯設備の制御フローチャートであ
る。なお、ヒートポンプ式給湯設備の概略構成、制御装
置の入出力関係，及びヒートポンプ式給湯設備の基本動
作は実施例１と同様であるので、図示及び説明を省略す
る。

【００３１】次いで、図４のフローチャートに示される
制御について説明する。ここでは、制御装置１２は２４
時間タイマ１７，水位センサ１０，第１の温度センサ１
１，及び第４の温度センサ２０からの信号と、空調設備
の使用状態（冷房，暖房，又は不使用）に係る信号とに
基づいて、第１の電動弁１６と、空調用循環ポンプ３
４，４４と、空調用ヒートポンプ３３，４３と、補助熱
交換器用ポンプ１５とを制御する。

【００３２】先ず、ステップＳ２１で２４時間タイマ１
７からの信号に基づき、いま現在の時刻が上記第２の所
定時間帯にあるのか否かを判定し、第２の所定時間帯に
ある場合にはステップ２２へ進み、そうでない場合には
ステップＳ２１へ戻る。

【００３３】ステップＳ２２では、水位センサ１０の検
出する貯湯槽２内の水位が高水位１０Ｈ以上の場合にス
テップＳ２３へ進み、そうでない場合にはステップＳ２
４へ進む。ステップＳ２３では、第１の温度センサ１１
の検出する貯湯槽２内の水温が給水可能温度１１Ｍ以上
の場合にステップＳ２８へ進み、そうでない場合にはス
テップＳ２４へ進む。ステップＳ２４では空調設備の使
用状態（冷房，暖房，又は不使用）をチェックし、冷房
以外の場合にはステップＳ２５へ進み、冷房の場合には
ステップＳ２１へ戻る。

【００３４】ステップＳ２５では、第１の電動弁１６を
開いて空調用循環ポンプ３４，４４を運転させるととも
に、空調用ヒートポンプ３３，４３を加熱運転させてス
テップＳ２６へ進む。ステップＳ２６では、第４の温度
センサ２０により検出される、空調用循環水路１３から
補助熱交換器１４へ供給される水の温度が所定温度（例
えば給水可能温度１１Ｍ＋３℃）以上の場合にステップ
Ｓ２７へ進む、そうでない場合にはステップＳ２１へ戻
る。

【００３５】ステップＳ２７では、補助熱交換器用ポン
プ１５を運転して補助熱交換器１４に給湯一次側循環水
路４内の水を循環させ、空調用循環水路１３内の水との
熱交換を開始させて、ステップＳ２２へ戻る。また、ス
テップＳ２８では、空調用循環ポンプ３４，４４と、空
調用ヒートポンプ３３，４３と、補助熱交換器用ポンプ
１５との運転を停止させるとともに、第１の電動弁１６
を閉じて、ステップＳ２１へ戻る。

【００３６】この実施例では、図４のフローチャートの
制御機能を実現する制御装置１２の手段が、この発明に
いう第２の制御手段の一例である。なお、この実施例で
は、第４の温度センサ２０を設けて、空調用循環水路１
３から補助熱交換器１４へ供給される水の温度が所定温
度（例えば給水可能温度１１Ｍ＋３℃）以上の場合にの
み補助熱交換器１４による熱交換が行なわれるようにし
たので、空調用循環水路１３内の水温が給湯一次側循環
水路４内の水温より低いことに起因して、給湯一次側循
環水路４内の水温が一時的に低下することが防止され、
より効率的な運転が可能である。ただし、この発明にお
いては、第４の温度センサ２０は必ずしも設けなくてよ
い。

【００３７】また、この実施例では補助熱交換器用ポン
プ１５を設けたが、補助熱交換器用ポンプ１５を設けず
に、給湯用一次側循環ポンプ３２，４２を運転すれば、
給湯一次側循環水路４内の水が補助熱交換器１４にまで
循環させられるように構成してもよい。

【００３８】実施例３．図５はこの発明の実施例３に係
るヒートポンプ式給湯設備の制御フローチャートであ
る。なお、ヒートポンプ式給湯設備の概略構成、制御装
置の入出力関係，及びヒートポンプ式給湯設備の基本動
作は実施例１と同様であるので、図示及び説明を省略す
る。

【００３９】次いで、図５のフローチャートに示される
制御について説明する。ここでは、制御装置１２は２４
時間タイマ１７，水位センサ１０，第１の温度センサ１
１，及び第４の温度センサ２０からの信号と、給湯用ヒ
ートポンプ３１，４１及び給湯用一次側循環ポンプ３
２，４２からの異常出力と、空調設備の使用状態（冷
房，暖房，又は不使用）に係る信号とに基づいて、第１
の電動弁１６と、空調用循環ポンプ３４，４４と、空調
用ヒートポンプ３３，４３と、補助熱交換器用ポンプ１
５とを制御する。

【００４０】先ず、ステップＳ３１で２４時間タイマ１
７からの信号に基づき、いま現在の時刻が夜間電力時間
帯（例えば２２時〜翌８時）にあるのか否かを判定し、
夜間電力時間帯にある場合はステップＳ３２へ進み、そ
うでない場合にはステップＳ３１へ戻る。ステップＳ３
２では、給湯用ヒートポンプ３１，４１及び給湯用一次
側循環ポンプ３２，４２のいずれかより異常発生を示す
信号が出力されている場合にステップＳ３３へ進み、そ
うでない場合にはステップＳ３１へ戻る。

【００４１】ステップＳ３３では、第１の温度センサ１
１の検出する貯湯槽２内の水温が給水可能温度１１Ｍ以
上の場合にステップＳ３８へ進み、そうでない場合には
ステップＳ３４へ進む。ステップＳ３４では、空調設備
の使用状態（冷房，暖房，又は不使用）をチェックし、
冷房以外の場合にはステップＳ３５へ進み、冷房の場合
にはステップＳ３１へ戻る。

【００４２】ステップＳ３５では、第１の電動弁１６を
開き、空調用循環ポンプ３４，４４を運転させるととも
に、空調用ヒートポンプ３３，４３を加熱運転させて、
ステップＳ３６へ進む。ステップＳ３６では、第４の温
度センサ２０により検出される、空調用循環水路１３か
ら補助熱交換器１４へ供給される水の温度が所定温度
（例えば給水可能温度１１Ｍ＋３℃）以上の場合にステ
ップＳ３７へ進む、そうでない場合にはステップＳ３１
へ戻る。

【００４３】ステップＳ３７では、補助熱交換器用ポン
プ１５を運転して補助熱交換器１４に給湯一次側循環水
路４内の水を循環させ、空調用循環水路１３内の水との
熱交換を開始させて、ステップＳ３３へ戻る。また、ス
テップＳ３８では、空調用循環ポンプ３４，４４と、空
調用ヒートポンプ３３，４３と、補助熱交換器用ポンプ
１５との運転を停止させるとともに、第１の電動弁１６
を閉じて、ステップＳ３１へ戻る。

【００４４】この実施例では、図５のフローチャートの
制御機能を実現する制御装置１２の手段が、この発明に
いう第３の制御手段の一例である。なお、この実施例で
は、給湯用ヒートポンプ３１，４１及び給湯用一次側循
環ポンプ３２，４２のいずれかより異常出力があった時
に、第１の温度センサ１１の検出する貯湯槽２内の水温
が所定値以下である場合に補助熱交換器１４による熱交
換が行なわれるようにしたが、補助熱交換器１４による
熱交換が、水位センサ１０の検出する貯湯槽２内の水位
が所定値以下である場合に行なわれるようにしてもよ
い。

【００４５】実施例４．図６はこの発明の実施例４に係
るヒートポンプ式給湯設備の概略構成図である。図中符
号２１は、合計２台配備されたうちの一方の空調用ヒー
トポンプ３３と、他方の空調用ヒートポンプ４３との間
の空調用循環水路１３に設けられた第２の電動弁であ
り、この第２の電動弁２１を閉じることにより、補助熱
交換器１４及び空調用ヒートポンプ３３と、空調用ヒー
トポンプ４３及び負荷側空調機器（図示せず）とが、回
路的に切り離されるように構成されている。なお、第２
の電動弁２１を除いたヒートポンプ式給湯設備の構成は
実施例１と同様であるので、図１と同一又は相当する構
成要素には同一符号を付して説明を省略する。また、ヒ
ートポンプ式給湯設備の基本動作も実施例１と同様であ
るので説明を省略する。

【００４６】この実施例では制御装置１２は図７に示す
ように、２４時間タイマ１７，第１の温度センサ１１，
第４の温度センサ２０，及び水位センサ１０からの信号
と、給湯用ヒートポンプ３１，４１及び給湯用一次側循
環ポンプ３２，４２の異常出力とに基づいて、補助熱交
換器用ポンプ１５，第１の電動弁１６，第２の電動弁２
１，及び空調用ヒートポンプ３３，３４を制御する。

【００４７】次いで、具体的な制御のプロセスを、図８
のフローチャートに基づいて説明する。先ず、ステップ
Ｓ４１で２４時間タイマ１７からの信号に基づき、いま
現在の時刻が夜間電力時間帯（例えば２２時〜翌８時）
にあるのか否かを判定し、夜間電力時間帯にある場合は
ステップＳ４２へ進み、そうでない場合にはステップＳ
４１へ戻る。ステップＳ４２では、給湯用ヒートポンプ
３１，４１及び給湯用一次側循環ポンプ３２，４２のい
ずれかより異常信号が出力されている場合にステップＳ
４５へ進み、そうでない場合にはステップＳ４３へ進
む。

【００４８】ステップＳ４３では２４時間タイマ１７か
らの信号に基づき、いま現在の時刻が夜間電力時間帯終
了前の第２の所定時間帯（例えば翌６時〜８時）にある
のか否かを判定し、第２の所定時間帯にある場合にはス
テップＳ４４へ進み、そうでない場合にはステップＳ４
１へ戻る。ステップＳ４４では、水位センサ１０の検出
する貯湯槽２内の水位が高水位１０Ｈ以上の場合にステ
ップＳ４５へ進み、そうでない場合にはステップＳ４６
へ進む。

【００４９】ステップＳ４５では、第１の温度センサ１
１の検出する貯湯槽２内の水温が給水可能温度１１Ｍ以
上の場合にステップＳ４９へ進み、そうでない場合には
ステップＳ４６へ進む。

【００５０】ステップＳ４６では、第１の電動弁１６を
開き、第２の電動弁２１を閉じ、空調用循環ポンプ３４
を運転させるとともに、一方の空調用ヒートポンプ３３
を加熱運転させて、ステップＳ４７へ進む。ステップＳ
４７では、第４の温度センサ２０により検出される。空
調用循環水路１３から補助熱交換器１４へ供給される水
の温度が所定温度（例えば給水可能温度１１Ｍ＋３℃）
以上の場合にステップＳ４８へ進み、そうでない場合に
はステップＳ４１へ戻る。

【００５１】ステップＳ４８では、補助熱交換器用ポン
プ１５を運転して補助熱交換器１４に給湯一次側循環水
路４内の水を循環させ、空調用循環水路１３内の水との
熱交換を開始させて、ステップＳ４４へ戻る。また、ス
テップＳ４９では、空調用循環ポンプ３４，空調用ヒー
トポンプ３３，及び補助熱交換器用ポンプ１５の運転を
停止させ、第２の電動弁２１を開くとともに、第１の電
動弁１６を閉じて、ステップＳ４１へ戻る。

【００５２】以上のように制御されるので、補助熱交換
器１４で熱交換を行なう際、第２の電動弁２１よりも負
荷側空調機器側の空調用ヒートポンプ４３，空調用循環
水路１３，及び負荷側空調機器の内部にある水までを加
熱する必要がなくなり、運転効率が向上する。また、補
助熱交換器１４で熱交換を行ないながら、第２の電動弁
２１よりも負荷側空調機器側の空調用ヒートポンプ４
３、空調用循環水路１３，及び負荷側空調機器を用いた
空調運転（暖房又は冷房）を行なうことも可能である。
なお、この実施例では、図８のフローチャートの制御機
能を実現する制御装置１２の手段が、この発明にいう第
４の制御手段の一例である。

【００５３】更に、この発明の実施例が以上に限定され
ないことはいうまでもなく、例えば、第１の電動弁，第
２の電動弁を空調用ヒートポンプの水出口側配管から水
入口側配管に移動させてもよい。また、第１の電動弁と
第２の電動弁との両方の機能を１つの三方切換弁で実現
するような構成としてもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係るヒ
ートポンプ式給湯設備によれば、夜間電力時間帯開始前
の第１の所定時間帯に、第２の温度センサにより検出さ
れる外気温又は第３の温度センサにより検出される水源
からの水の温度が各々の所定値以下である場合には、第
１の制御手段が貯湯モードの運転を行なう。したがっ
て、給湯用ヒートポンプに係る設備費を増大させること
なしに、外気温又は水源からの水の温度が低いことに起
因する夜間電力時間帯終了時点での貯湯量不足又は湯温
上昇不足が防止できる。

【００５５】また、夜間時間帯終了前の第２の所定時間
帯に、水位センサにより検出される貯湯槽内の水位又は
第１の温度センサにより検出される貯湯槽内の水温が各
々の所定値以下である場合には、第２の制御手段が空調
用ヒートポンプを運転させ、第１の電磁弁を開くので、
空調用循環水路内の水が空調用ヒートポンプにより加熱
され、この加熱された水と補助熱交換器で熱交換するこ
とにより、給湯用一次側循環水路内の水が加熱される。
したがって、給湯用ヒートポンプに係る設備費を増大さ
せることなしに、外気温又は水源からの水の温度が低い
ことや、給湯用ヒートポンプの経年変化により加熱能力
が減少したことなどに起因する夜間電力時間帯終了時点
での貯湯量不足又は湯温上昇不足が防止できる。

【００５６】また、夜間電力時間帯に、給湯用ヒートポ
ンプ又は給湯用一次側循環ポンプから異常信号が出力さ
れた時に、水位センサにより検出される貯湯槽内の水位
又は第１の温度センサにより検出される貯湯槽内の水温
が各々の所定値以下である場合には、第３の制御手段が
空調用ヒートポンプ及び補助熱交換器用ポンプを運転さ
せ、第１の電磁弁を開くので、空調用循環水路内の水が
空調用ヒートポンプにより加熱され、この加熱された水
と補助熱交換器で熱交換することにより、給湯用一次側
循環水路内の水が加熱される。したがって、給湯用ヒー
トポンプに係る設備費を増大させることなしに、給湯用
ヒートポンプ又は給湯用一次側循環ポンプに何らかの異
常が発生したことに起因する貯湯量不足又は湯温上昇不
足が防止できる。

【００５７】また、第１の電動弁が開かれた場合、すな
わち補助熱交換器で熱交換が行なわれる場合、第４の制
御手段が第２の電動弁を閉じ、第２の電動弁よりも補助
熱交換器側の空調用ヒートポンプを運転させるので、こ
の空調用ヒートポンプ及び補助熱交換器は、第２の電動
弁よりも負荷側空調機器側の空調用ヒートポンプ、空調
用循環水路、及び負荷側空調機器と切り離されることに
なって、余分な水を加熱することのない、効率的な運転
が可能となる。また、第２の電動弁よりも負荷側空調機
器側の空調用ヒートポンプ、空調用循環水路、及び負荷
側空調機器を用いた空調運転と、第２の電動弁よりも補
助熱交換器側の空調用ヒートポンプ，空調用循環水路，
及び補助熱交換器を用いた給湯用一次側循環水路内の水
の加熱運転とを、同時に行なうこともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１に係るヒートポンプ式給
湯設備の概略構成図である。

【図２】 この発明の実施例１に係るヒートポンプ式給
湯設備の制御装置の入出力関係図である。

【図３】 この発明の実施例１に係るヒートポンプ式給
湯設備の制御フローチャートである。

【図４】 この発明の実施例２に係るヒートポンプ式給
湯設備の制御フローチャートである。

【図５】 この発明の実施例３に係るヒートポンプ式給
湯設備の制御フローチャートである。

【図６】 この発明の実施例４に係るヒートポンプ式給
湯設備の概略構成図である。

【図７】 この発明の実施例４に係るヒートポンプ式給
湯設備の制御装置の入出力関係図である。

【図８】 この発明の実施例４に係るヒートポンプ式給
湯設備の制御フローチャートである。

【図９】 従来のヒートポンプ式給湯設備の概略構成図
である。

【符号の説明】

２ 貯湯槽、４ 給湯用一次側循環水路、８ 給水弁、
９ 給水配管、１０水位センサ、１１ 第１の温度セン
サ、１２ 制御装置、１３ 空調用循環水路、１４ 補
助熱交換器、１５ 補助熱交換器用ポンプ、１６ 第１
の電動弁、１７ ２４時間タイマ、１８ 第２の温度セ
ンサ、１９ 第３の温度センサ、２０第４の温度セン
サ、２１ 第２の電動弁、３１，４１ 給湯用ヒートポ
ンプ、３２，４２ 給湯用一次側循環ポンプ、３３，４
３ 空調用ヒートポンプ、３４，４４ 空調用循環ポン
プ。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外気から吸収した熱により水を加熱する
   給湯用ヒートポンプと、上記給湯用ヒートポンプと貯湯
   槽との間に形成され給湯用一次側循環ポンプを有する給
   湯用一次側循環水路と、上水道等の水源からの水を給水
   弁を介して上記貯湯槽に流入させる給水配管と、上記貯
   湯槽内の水位を検出する水位センサと、上記貯湯槽内の
   水温を検出する第１の温度センサと、外気温を検出する
   第２の温度センサと上記水源からの水の温度を検出する
   第３の温度センサとのいずれか一方又は両方と、夜間電
   力時間帯及び上記夜間電力時間帯開始前の第１の所定時
   間帯が設定される２４時間タイマとを備え、 上記第１の所定時間帯における上記第２の温度センサ又
   は上記第３の温度センサの検出値が各々の所定値以下で
   ある場合には、上記貯湯槽内の目標水温を給湯モードに
   おける第１の所定水温よりも高い第２の所定水温に設定
   するとともに、上記貯湯槽内の目標水位を上記給湯モー
   ドにおける第１の所定水位よりも高い第２の所定水位に
   設定し、上記設定された目標水温及び目標水位に近付け
   るように上記貯湯槽内の水温と水位とを制御する貯湯モ
   ードの運転を行なう第１の制御手段を設けたことを特徴
   とするヒートポンプ式給湯設備。
2. 【請求項２】 外気から吸収した熱により水を加熱する
   給湯用ヒートポンプと、上記給湯用ヒートポンプと貯湯
   槽との間に形成され給湯用一次側循環ポンプを有する給
   湯用一次側循環水路と、上水道等の水源からの水を給水
   弁を介して上記貯湯槽に流入させる給水配管と、上記貯
   湯槽内の水位を検出する水位センサと、上記貯湯槽内の
   水温を検出する第１の温度センサと、夜間電力時間帯及
   び上記夜間電力時間帯終了前の第２の所定時間帯が設定
   される２４時間タイマと、外気から吸収した熱により水
   を加熱する空調用ヒートポンプと、上記空調用ヒートポ
   ンプと負荷側空調機器との間に形成され空調用循環ポン
   プを有する空調用循環水路と、上記給湯用一次側循環水
   路と上記空調用循環水路との間で熱交換を行なう補助熱
   交換器と、上記空調用ヒートポンプと上記補助熱交換器
   との間の上記空調用循環水路に配設された第１の電動弁
   とを備え、 上記第２の所定時間帯における上記水位センサ又は上記
   第１の温度センサの検出値が各々の所定値以下である場
   合には、上記空調用ヒートポンプを運転させ、上記第１
   の電動弁を開くように制御する第２の制御手段を設けた
   ことを特徴とするヒートポンプ式給湯設備。
3. 【請求項３】 外気から吸収した熱により水を加熱する
   給湯用ヒートポンプと、上記給湯用ヒートポンプと貯湯
   槽との間に形成され給湯用一次側循環ポンプを有する給
   湯用一次側循環水路と、上水道等の水源からの水を給水
   弁を介して上記貯湯槽に流入させる給水配管と、上記貯
   湯槽内の水位を検出する水位センサと、上記貯湯槽内の
   水温を検出する第１の温度センサと、夜間電力時間帯が
   設定される２４時間タイマと、外気から吸収した熱によ
   り水を加熱する空調用ヒートポンプと、上記空調用ヒー
   トポンプと負荷側空調機器との間に形成され空調用循環
   ポンプを有する空調用循環水路と、上記給湯用一次側循
   環水路と上記空調用循環水路との間で熱交換を行なう補
   助熱交換器と、上記空調用ヒートポンプと上記補助熱交
   換器との間の上記空調用循環水路に配設された第１の電
   動弁と、上記給湯用ヒートポンプと上記補助熱交換器と
   の間の上記給湯用一次側循環水路に配設された補助熱交
   換器用ポンプとを備え、 上記夜間電力料金時間帯において上記給湯用ヒートポン
   プ又は上記給湯用一次側循環ポンプから異常信号が出力
   された時に、上記水位センサ又は上記第１の温度センサ
   の検出値が各々の所定値以下である場合には、上記空調
   用ヒートポンプ及び上記補助熱交換器用ポンプを運転さ
   せ、上記第１の電動弁を開くように制御する第３の制御
   手段を設けたことを特徴とするヒートポンプ式給湯設
   備。
4. 【請求項４】 空調用ヒートポンプを複数配備して空調
   用循環水路で並列接続するとともに、上記空調用ヒート
   ポンプ相互間の上記空調用循環水路に第２の電動弁を配
   設し、かつ、第１の電動弁が開かれた場合に上記第２の
   電動弁を閉じ、上記第２の電動弁よりも補助熱交換器側
   の空調用ヒートポンプを運転させるように制御する第４
   の制御手段を設けてなる請求項第２項又は第３項に記載
   のヒートポンプ式給湯設備。