(57)【要約】  欧州などの水質（硬水）で間接的に現地の低温水を加温する間接熱交換方式のヒートポンプ給湯器システムにおいて、現地工事の選定次第ではヒートポンプ給湯器に流入する水温が高温となる可能性がある。この場合、ＣＯ２冷媒を利用したヒートポンプ給湯器ではユニット入水温度が高くなるため、効率の悪い運転を継続してしまう。現地入水配管と、貯湯槽側入水配管に流量センサを設け、現地側の低温水を貯湯槽の高温水と熱交換させて間接的に高温水を供給させるシステムにおいて、貯湯槽入水配管の温度を低温水化させて、貯湯槽に流入させ、ヒートポンプ給湯器への入水温度を下げて運転性能を上げるために、貯湯槽側入水配管の水流量が現地側入水配管の水流量と等しくなるように循環ポンプの出力を調整することで、高効率化を図ることが可能となる。
2017134743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプ給湯器と、
前記ヒートポンプ給湯器にて加熱した湯水を貯湯する貯湯槽と、
前記貯湯槽に貯湯された湯水を高温側の熱媒体として用いる熱交換器と、
前記ヒートポンプ給湯器と前記貯湯槽とを連通する出湯配管と、
前記ヒートポンプ給湯器と前記貯湯槽とを連通する入水配管と、
前記貯湯槽と前記熱交換器とを連通する貯湯槽出湯配管と、
前記貯湯槽と前記熱交換器とを連通する貯湯槽入水配管と、
前記熱交換器と連通する現地入水配管と、
前記熱交換器と連通する現地出湯配管と、
前記貯湯槽入水配管に設置される貯湯槽入水側流量センサと、
前記現地入水配管に設置される現地入水側流量センサと、
循環ポンプと、を備える給湯システムにおいて、
制御装置を備え、
前記制御装置が、前記貯湯槽入水側流量センサと前記現地入水側流量センサが検知した値を受信し、
前記貯湯槽入水側流量センサの値が前記現地入水側流量センサの値と同じ値になるように、前記循環ポンプを制御するアナログ信号を作成し、
前記作成したアナログ信号を前記循環ポンプに送信し、
前記循環ポンプの出力を制御する給湯システムの制御方法。
【請求項２】
前記制御装置が、前記循環ポンプを制御するアナログ信号を作成する際に、あらかじめ記憶しておいたアナログ信号と循環側回路を流れる流量との関係を参照し、アナログ信号を作成する請求項１に記載の給湯システムの制御方法。
【請求項３】
前記制御装置が、前記アナログ信号と該アナログ信号に対応して検知される貯湯槽入水側流量センサの値との対応関係のデータを記憶する請求項１又は２に記載の給湯システムの制御方法。
【請求項４】
前記制御装置が、前記循環ポンプを制御するアナログ信号を作成する際に、前記記憶したデータを参照し、アナログ信号を作成する請求項３に記載の給湯システムの制御方法。
【請求項５】
前記貯湯槽入水配管が貯湯槽入水配管温度センサを備え、
前記現地入水配管が現地入水配管温度センサを備え、
前記制御装置が、前記貯湯槽入水配管温度センサと前記現地入水配管温度センサが検知した温度を受信し、前記貯湯槽入水配管温度センサの温度が前記現地入水配管温度センサの温度と同じ温度になるように前記循環ポンプを制御するアナログ信号を作成し、前記作成したアナログ信号を前記循環ポンプに送信し、前記循環ポンプの出力を制御する請求項１〜４のいずれか１項に記載の給湯システムの制御方法。
【請求項６】
制御装置が、
利用側回路の水が流れたことを現地入水側流量センサで検知した場合に、利用側回路の現在の流量を目標流量と決定する第１工程と、
前記制御装置にあらかじめ記憶しておいたアナログ信号と循環側回路を流れる流量との関係を参照し、アナログ信号を予測し、前記目標流量に近いアナログ信号を作成し出力することで循環ポンプを制御して、循環側回路の流量を調整する第２工程と、
前記第２工程を経て循環側回路の流量が目標値に到達しなかった場合に、利用側回路の現地入水側流量センサと循環側回路の貯湯槽入水側流量センサの値が等しくなるまでアナログ信号を補正して循環ポンプを制御することで、循環側回路の流量を調整する第３工程と、
前記第２工程又は前記第３工程を経て循環回路の流量が目標値に到達した場合に、貯湯槽入水配管の貯湯槽入水配管温度センサの検知値Ｔ１と現地入水配管の現地入水配管温度センサの検知値Ｔ２を比較し、Ｔ１＞Ｔ２＋αの場合は、Ｔ１≦Ｔ２＋αとなるまでアナログ信号を補正して循環ポンプを制御することで、循環側回路の流量を調整する第４工程と、を有する給湯システムの制御方法。
【請求項７】
前記貯湯槽入水配管が三方弁を備え、
前記現地入水配管温度センサが検知した温度が設定値より高い場合において、
前記制御装置が、前記循環ポンプと前記貯湯槽の中間部とが連通するように前記三方弁を切り替える請求項１〜６のいずれか１項に記載の給湯システムの制御方法。
【請求項８】
前記貯湯槽入水配管が三方弁を備え、
前記現地入水配管温度センサが検知した温度が閾値より低い場合において、
前記制御装置が、前記循環ポンプと前記貯湯槽の下部とが連通するように前記三方弁を切り替える請求項１〜６のいずれか１項に記載の給湯システムの制御方法。
【請求項９】
前記ヒートポンプ給湯器が外気温度センサを備え、
前記外気温度センサが検知した温度が所定値より低い場合において、
前記制御装置が、前記ヒートポンプ給湯器の凍結防止運転を開始し、併せて、前記循環ポンプの凍結防止運転を開始する請求項１〜８のいずれか１項に記載の給湯システムの制御方法。
【請求項１０】
前記凍結防止運転中において、
前記貯湯槽入水配管温度センサが検知した温度が閾値より高い場合に、
前記制御装置が、前記循環ポンプと前記貯湯槽の中間部とが連通するように前記三方弁を切り替える請求項９に記載の給湯システムの制御方法。
【請求項１１】
前記凍結防止運転中において、
前記貯湯槽入水配管温度センサが検知した温度が閾値より低い場合に、
前記制御装置が、前記循環ポンプと前記貯湯槽の下部とが連通するように前記三方弁を切り替える請求項９に記載の給湯システムの制御方法。
【請求項１２】
ヒートポンプ給湯器と、
前記ヒートポンプ給湯器にて加熱した湯水を貯湯する貯湯槽と、
前記貯湯槽に貯湯された湯水を高温側の熱媒体として用いる熱交換器と、
前記ヒートポンプ給湯器と前記貯湯槽とを連通する出湯配管と、
前記ヒートポンプ給湯器と前記貯湯槽とを連通する入水配管と、
前記貯湯槽と前記熱交換器とを連通する貯湯槽出湯配管と、
前記貯湯槽と前記熱交換器とを連通する貯湯槽入水配管と、
前記熱交換器と連通する現地入水配管と、
前記熱交換器と連通する現地出湯配管と、
前記貯湯槽入水配管に設置される貯湯槽入水側流量センサと、
前記現地入水配管に設置される現地入水側流量センサと、
前記貯湯槽入水配管に設置される貯湯槽入水配管温度センサと、
前記現地入水配管に設置される現地入水配管温度センサと、
循環ポンプと、を備える給湯システムにおいて、
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の給湯システムの制御方法で使用される制御装置を備える給湯システム。
【請求項１３】
前記貯湯槽入水配管が三方弁を備える請求項１２に記載の給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯ２等を冷媒としたヒートポンプ給湯器を使用した給湯システムにおいて、ヒートポンプ給湯器の性能を向上させるための給湯システムの制御方法及び給湯システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、日本国内向けの給湯システムにおいては、電気料金の安価な夜間にヒートポンプ給湯器を使用して加熱した冷水を高温水として貯湯槽へ貯めておき、昼間にそのお湯を直接利用するシステムが採用されている（例えば、非特許文献１参照）。【０００３】
ヒートポンプ給湯器は、水の入水温度が高いと運転効率が低下するという特性がある。しかし、上記のようなシステムにおいては、ヒートポンプ給湯器へ給水される水は、例えば給水槽などから低温の状態で流入させ、ヒートポンプ給湯器内の冷媒と熱交換させて高温水とした上で出湯配管を通して貯湯槽へ供給することができる。そのため、ＣＯ２冷媒を利用したヒートポンプの性能を最大限に発揮できる低温での給水が確保できる。
また、貯湯槽内に貯められた温水を直接利用するので、貯湯槽へ高温水を貯湯するために給水槽などから低水温の水をヒートポンプ給湯器へ供給することが可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】三菱電機  業務用エコキュート・ホットウォーターヒートポンプ  カタログ  ８ページ図
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ヒートポンプ給湯器を例えば欧州などの水質（硬水）で利用する場合、現地（給湯システムの据え付け場所）側の水を直接ヒートポンプ給湯器へ流入させて高温出湯させると熱交換器にスケールが発生して水回路が詰まる課題が発生する。また、ヒートポンプで加熱した温水を直接利用できないなどの課題があるため、このような場合には、ヒートポンプ給湯器で加熱した温水と現地側の冷水を例えばプレート熱交換器などの熱交換器で熱交換させて温水として間接的に加熱する方式が採用されている。【０００６】
この間接加熱方式の場合、ヒートポンプ給湯器を出た温水が熱交換器で現地側冷水と熱交換し、低温となった状態でヒートポンプ給湯器へ流入し、冷媒と熱交換して再び高温水となり供給される。しかし、例えばホテルや病院などの大型施設で利用される業務用のヒートポンプ給湯器を使用する給湯システムにおいては、現地側の負荷に応じてタンクや熱交換器が選定され、現地側の水流量も負荷に応じて異なる。ヒートポンプ給湯器では現地側の負荷に応じて水流量を調整することができないため、現地の工事におけるタンクや熱交換器の選定次第ではヒートポンプ給湯器に流入する水温が高温となる可能性がある。この場合、ＣＯ２冷媒を利用したヒートポンプ給湯器では、ヒートポンプ給湯器への入水温度が高くなるため性能が悪化し、効率の悪い運転を継続してしまう問題点があった。【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、主たる目的は、利用側の水流量や温度を検知して、ヒートポンプ給湯器への入水温度を調整することでヒートポンプ給湯器の性能を改善する給湯システムの制御方法及び給湯システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る給湯システムの制御方法は、ヒートポンプ給湯器と、前記ヒートポンプ給湯器にて加熱した湯水を貯湯する貯湯槽と、前記貯湯槽に貯湯された湯水を高温側の熱媒体として用いる熱交換器と、前記ヒートポンプ給湯器と前記貯湯槽とを連通する出湯配管と、前記ヒートポンプ給湯器と前記貯湯槽とを連通する入水配管と、前記貯湯槽と前記熱交換器とを連通する貯湯槽出湯配管と、前記貯湯槽と前記熱交換器とを連通する貯湯槽入水配管と、前記熱交換器と連通する現地入水配管と、前記熱交換器と連通する現地出湯配管と、前記貯湯槽入水配管に設置される貯湯槽入水側流量センサと、前記現地入水配管に設置される現地入水側流量センサと、循環ポンプとを備える給湯システムにおいて、制御装置を備え、前記制御装置が、前記貯湯槽入水側流量センサと前記現地入水側流量センサが検知した値を受信し、前記貯湯槽入水側流量センサの値が前記現地入水側流量センサの値と同じ値になるように、前記循環ポンプを制御するアナログ信号を作成し、前記作成したアナログ信号を前記循環ポンプに送信し、前記循環ポンプの出力を制御するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る給湯システムの制御方法においては、制御装置が、循環側回路に設けられた循環ポンプを制御し水流量を調整する。このため、貯湯槽下部へ流入する水の温度を低く保つことができ、その結果、ヒートポンプ給湯器への入水温度を低温に保つことができるため、ヒートポンプ給湯器の性能が向上するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１における給湯システムを表す図である。
【図２】本発明の実施の形態２における制御フローを表す図である。
【図３】本発明の実施の形態３における給湯システムを表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に係る給湯システムについて説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
【００１２】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１における給湯システムを表す図である。
本発明の実施の形態１は、ヒートポンプ給湯器１００の給湯システム１０の利用側回路１２２と循環側回路１２１の水流量を検知して、循環側回路１２１の循環ポンプ１０３を制御するものである。
本発明の実施の形態１における給湯システム１０は、ヒートポンプ給湯器１００、貯湯槽１０１、熱交換器１０２、循環ポンプ１０３、各配管及び各センサから構成される。
各配管は、入水配管１０４、出湯配管１０５、貯湯槽出湯配管１０６、貯湯槽入水配管１０７、現地入水配管１０８、現地出湯配管１０９からなる。
各センサは、貯湯槽入水側流量センサ１１０、現地入水側流量センサ１１１、貯湯槽温度センサ１１２、貯湯槽入水配管温度センサ１１３、現地入水配管温度センサ１１４、外気温度センサ１１７からなる。
【００１３】
ヒートポンプ給湯器１００で加熱した湯水は、出湯配管１０５内を流れて貯湯槽１０１の上層部に供給される。貯湯槽１０１の下層部に貯湯された湯水は入水配管１０４内を流れてヒートポンプ給湯器１００に給水される。このヒートポンプ給湯器１００、出湯配管１０５、貯湯槽１０１、入水配管１０４の接続が給湯側回路１２０を構成する。
貯湯槽１０１に貯湯された上層部の高温の湯水は、貯湯槽出湯配管１０６内を流れて熱交換器１０２に供給される。熱交換器１０２を経由した湯水は、貯湯槽入水配管１０７内を流れて貯湯槽１０１の下層部に戻される。この貯湯槽１０１、貯湯槽出湯配管１０６、熱交換器１０２、貯湯槽入水配管１０７の循環した接続が循環側回路１２１を構成する。循環側回路１２１には循環ポンプ１０３が設けられ、循環ポンプ１０３は貯湯槽１０１に貯湯された湯水を循環側回路１２１に循環させる。図１では、循環ポンプ１０３は熱交換器１０２と貯湯槽入水配管温度センサ１１３との間の貯湯槽入水配管１０７に設置されているが、例えば、貯湯槽出湯配管１０６に設置されるなど、循環側回路１２１内の他の場所に設置されてもよい。
現地（給湯システム１０の据え付け場所）側の水は、現地入水配管１０８内を流れて熱交換器１０２に供給される。熱交換器１０２を経由し熱交換されて温められた水は、現地出湯配管１０９内を流れて、現地で利用される。この現地入水配管１０８、熱交換器１０２、現地出湯配管１０９の接続が利用側回路１２２を構成する。
【００１４】
貯湯槽入水配管１０７には貯湯槽入水側流量センサ１１０、現地入水配管１０８には現地入水側流量センサ１１１がそれぞれ設置されている。貯湯槽１０１内には貯湯槽温度センサ１１２、貯湯槽入水配管１０７には貯湯槽入水配管温度センサ１１３、現地入水配管１０８には現地入水配管温度センサ１１４がそれぞれ設置されている。また、ヒートポンプ給湯器１００には、外気温を測定する外気温度センサ１１７が設置されている。
この各センサによって検知されるデータはヒートポンプ給湯器１００の制御装置１１５へ送信され入力される。制御装置１１５は、各センサから送信されたデータを受信し、循環ポンプ１０３の出力を調整するようにアナログ信号（４〜２０Ａなど）を演算する。制御装置１１５の演算により導き出されたアナログ信号は、循環ポンプ１０３に出力されて循環ポンプ１０３が制御されることにより、循環側回路１２１を循環する湯水の流量調整が可能となる。なお、制御装置１１５は、各センサのデータを保存するための記憶手段を有していてもよい。
【００１５】
次にこの給湯システム１０における動作について説明する。給湯側回路１２０では、入水配管１０４よりヒートポンプ給湯器１００へ流入した低温水はヒートポンプ給湯器１００内で冷媒と熱交換し、高温水となって出湯配管１０５を通して貯湯槽１０１へ貯湯される。貯湯運転は貯湯槽１０１内に設置された貯湯槽温度センサ１１２の検知温度が設定値（例えば７０℃）となった場合にヒートポンプ給湯器１００の運転を停止する。そして、貯湯槽温度センサ１１２の検知温度が設定値以下となった場合は運転を開始し、貯湯槽１０１内に湯水を貯湯する。利用側回路１２２では、利用側で湯水が必要となった際に現地入水配管１０８を通して熱交換器１０２に低温水が流入し、貯湯槽１０１側の温水と熱交換して高温水となり現地出湯配管１０９を通って利用側へ供給される。循環側回路１２１では、貯湯槽１０１の温水が循環ポンプ１０３により貯湯槽出湯配管１０６を通して熱交換器１０２へ流入して負荷側の水と熱交換し、熱交換により温度が低下した水が貯湯槽入水配管１０７を通り貯湯槽１０１へ流入し、以後同じ流れを繰り返す。
【００１６】
ヒートポンプ給湯器は、水の入水温度が高いと運転効率が低下するという特性がある。そのため、この給湯システム１０において、ヒートポンプ給湯器の性能を向上させるためには、ヒートポンプ給湯器１００の入水温度を低くすることが必要である。そして、ヒートポンプ給湯器１００の入水温度を低下させるためには、入水配管１０４で連通する貯湯槽１０１の底部の温度を低く保つ必要がある。さらに、貯湯槽１０１の底部の温度を低く保つためには、貯湯槽入水配管１０７で連通する熱交換器１０２の貯湯槽１０１側の出口温度を低く保つ必要がある。このため、利用側回路１２２の水流量に合わせて循環側回路１２１の循環ポンプ１０３を制御する必要がある。循環ポンプ１０３の制御は、利用側回路１２２の現地入水側流量センサ１１１の検知値と同じ流量の水が循環側回路１２１にも流れるように、循環側回路１２１側の貯湯槽入水側流量センサ１１０の値を検知しながら制御装置１１５を介して調整すればよい。
具体的には、制御装置１１５が、貯湯槽入水側流量センサ１１０と現地入水側流量センサ１１１が検知した値を受信する。そして、貯湯槽入水側流量センサ１１０の値が現地入水側流量センサ１１１の値と同じ値になるように、制御装置１１５が循環ポンプ１０３を制御するアナログ信号を作成する。その後、制御装置１１５は、作成したアナログ信号を循環ポンプ１０３に送信して循環ポンプ１０３の出力を調整する。
【００１７】
なお、流量の検知後すぐに循環側回路１２１の流量を調整できるように、試運転時にあらかじめ制御装置１１５からのアナログ信号と循環側回路１２１の流量との関係を制御装置１１５に記憶しておけば、スムーズに所定の流量とすることが可能となる。
また、制御装置１１５からのアナログ信号と循環側回路１２１の流量との関係を制御装置１１５に記憶することは、あらかじめ記憶させておくのではなく、運転時に所定の間隔で随時記憶するものでもよい。
【００１８】
以上のように、本発明の実施の形態１においては、利用側回路１２２の流量と循環側回路１２１の流量とが同じとなるように循環ポンプ１０３に制御装置１１５を介して出力の調整信号を与える。制御装置１１５が循環ポンプ１０３を制御し、循環側回路１２１の流量を調整することにより、ヒートポンプ給湯器１００の入水側温度を低下させて効率の良い運転を実施することが可能となる。
【００１９】
［実施の形態２］
図１を用いて本発明の実施の形態２における、給湯システム１０の循環側回路１２１における循環ポンプ１０３の制御について説明する。
本発明の実施の形態１で説明したとおり、利用側回路１２２の水流量と循環側回路１２１の水流量が等しくなるように、制御装置１１５が循環ポンプ１０３への出力値を変化させて制御を行うことにより循環側回路１２１の流量の調整を行う。しかしながら、現地の負荷状況や熱交換器１０２の性能によっては、水流量を同一にしても貯湯槽入水配管１０７の水温が低下しない場合がある。このような場合は、貯湯槽入水配管１０７の貯湯槽入水配管温度センサ１１３の検知値Ｔ１と現地入水配管１０８の現地入水配管温度センサ１１４の検知値Ｔ２の値が近くなるように循環ポンプ１０３の出力を調整すればよい。
【００２０】
図２は、本発明の実施の形態２における制御フローを表す図である。
具体的には、図２のフローに示すとおり、ステップ１において利用側回路１２２の水が流れたことを現地入水側流量センサ１１１で検知した場合、現在の流量を目標流量とする。次にステップ２において、あらかじめ制御装置１１５に記憶しておいたアナログ信号と循環側回路１２１を流れる流量との関係から必要となるアナログ信号を予測し、目標流量に近いアナログ信号を作成し出力して循環ポンプ１０３の流量を調整する。ステップ３において、ステップ２で出力した結果の循環側回路１２１の流量が目標値に到達しなかった場合には、アナログ信号を補正する。アナログ信号の補正により、利用側回路１２２の現地入水側流量センサ１１１と循環側回路１２１の貯湯槽入水側流量センサ１１０の値が等しくなるまでアナログ信号を調整する。ステップ４において、貯湯槽入水配管１０７の貯湯槽入水配管温度センサ１１３の検知値Ｔ１と現地入水配管１０８の現地入水配管温度センサ１１４の検知値Ｔ２を比較する。Ｔ１＞Ｔ２＋α（例えばα=３）の場合は、アナログ信号を低減して循環ポンプ１０３の流量を低下させることで、Ｔ１の値を低下させることにより、貯湯槽１０１への入水温度を現地入水配管１０８の温度と同等程度まで低下させることが可能となる。ここで、ヒートポンプ給湯器の性能を向上させるため貯湯槽入水配管１０７の温度を低下させるためには、貯湯槽入水配管１０７の貯湯槽入水配管温度センサ１１３の検知値Ｔ１と現地入水配管１０８の現地入水配管温度センサ１１４の検知値Ｔ２が等しくなる（Ｔ１＝Ｔ２）方が良い。しかし、Ｔ１の温度が何度まで低下するか（どれだけＴ２に近づくか）は、現地で手配され実際に使用する熱交換器１０２の熱交換効率や利用側回路１２２の水の流量に依存する。そのため、Ｔ１の温度はＴ２の温度に対して若干（＋α）上昇することが考えられる。よって、ここでの判定値としてはＴ１＞Ｔ２＋αとし、αについては現地のシステムに応じて設定できるようにしておけばよい。もしくは、本制御中に循環側の流量を増減させてＴ１がどれだけＴ２に近づくかを判別したうえで、αの値を自動で設定できるようにしても良い。
【００２１】
水流量だけでなく、温度検知を追加することで、貯湯槽１０１への入水温度を現地入水配管１０８の温度と同等程度まで下げることができるために、ヒートポンプ給湯器１００への入水温度をさらに低下させることができ、効率の良い運転をすることが可能となる。
【００２２】
［実施の形態３］
本発明の実施の形態３においては、利用側回路１２２への入水温度が高くなった場合や、現地負荷が０となるが高温水が利用側回路１２２を循環する場合の対策について説明する。
【００２３】
図３は、本発明の実施の形態３における給湯システムを表す図である。
本発明の実施の形態３においては、図１に対して、貯湯槽入水配管１０７を貯湯槽１０１の中間部に戻す配管である分岐管と分岐用の三方弁１１６を追加した回路である。その他の構成については本発明の実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００２４】
通常の運転については、本発明の実施の形態１に記載のとおりであるため、説明を省略する。ここで、利用側回路１２２で負荷が０となり、現地での出湯が不要となった場合、現地での水の流れを止めると利用側回路１２２内の水温が低下する。この場合、利用側回路１２２で負荷が発生し湯水が必要となったとしても、温度の低下した湯水が現地の例えばシャワーなどへ供給されてしまう。そのため、利用側回路１２２で負荷が０となった場合においても通常は利用側回路１２２で湯水を循環させることが一般的である。
この際、現地入水配管１０８には現地出湯配管１０９を通った高温水が流入し、高温水が熱交換器１０２へ流入して同じサイクルを繰り返す。利用側回路１２２の温水が高い温度を維持している場合には、貯湯槽１０１の湯水との熱交換は不要であるが、利用側回路１２２の温水温度が低下した場合（例えば６０℃から４０℃へ低下）には、循環側回路１２１の湯水と熱交換をさせて高温水とする必要がある。この際、利用側回路１２２の水は比較的高い温度を維持しているため、熱交換器１０２で熱交換後の貯湯槽１０１への入水の温度も比較的高い温度（例えば４０℃）となる。そのため、この温水を貯湯槽１０１の底へ入水させると、ヒートポンプ給湯器１００への入水温度も高くなるため、ヒートポンプ給湯器の性能が悪化する。よってこのような場合には貯湯槽１０１の中間部へ高温水を入水させるようにすれば良い。
【００２５】
具体的には、運転中に現地負荷が０となり、現地入水配管１０８に高温水が循環することで、現地入水配管温度センサ１１４の検知する温度が設定値（例えば５０℃）より高くなった場合、循環ポンプ１０３への出力を止める。
この状態で利用側回路１２２を温水が循環した場合、特に冬場には温水温度が低下するため、閾値（例えば４０℃）以下となった場合は、利用側回路１２２の温水を再び過熱するために循環ポンプ１０３を稼動させる。この際のアナログ信号は、本発明の実施の形態１に記載のとおりであるが、現地入水温度が比較的高温（例えば４０℃）であるため、貯湯槽入水配管１０７の温度も比較的高温となる。
この場合に三方弁１１６の方向を切り替えることにより、高温水を貯湯槽１０１の中間部へ戻す。高温水を貯湯槽１０１の中間部に戻すことにより、貯湯槽１０１内の温度分布が崩れにくく、その結果、ヒートポンプ給湯器１００への入水温度を低く保つことができる。
【００２６】
なお、現地入水配管１０８の現地入水配管温度センサ１１４の値が再び給水温度（例えば１５℃）程度に低下した場合には、三方弁１１６の方向を切り替え、温水を貯湯槽１０１の底部に戻し、本発明の実施の形態１に記載の通常制御へ移行すればよい。
【００２７】
以上のように、三方弁１１６を制御して、温水を貯湯槽１０１の中間部へ戻す回路に切り替えることにより、ヒートポンプ給湯器１００の入水温度の上昇を抑えることができ、効率の良い運転を行うことが可能である。
【００２８】
［実施の形態４］
本発明の実施の形態４は、給湯システム１０における凍結防止制御について説明する。
冬季などの低外気温度時にヒートポンプ給湯器１００の運転が停止している場合、水回路内の水が凍結する可能性がある。そのためヒートポンプ給湯器１００は、凍結を防止するためにヒートポンプ給湯器１００内の外気温度センサ１１７の検知温度が所定値（例えば０℃）以下を検知した場合、ヒートポンプ給湯器１００内のポンプを運転させて凍結を防止する機能を有している。また、本発明の実施の形態３に示すとおり利用側回路１２２においては、負荷停止時にも高温水を回し続けることによって次回負荷発生時の出湯温度を維持とともに、水回路の凍結防止機能も有している。これに対して、貯湯槽１０１から熱交換器１０２の間の水配管においても、低外気時に水回路の凍結を防止する運転が必要となる。
【００２９】
図３を用いて本給湯システムにおいての凍結防止運転について説明する。前述のとおり、低外気時には、ヒートポンプ給湯器１００の外気温度センサ１１７の検知温度によって、ヒートポンプ給湯器内のポンプを運転させて凍結防止運転を行う。この場合に循環ポンプ１０３のアナログ信号をＯＮすることによって貯湯槽１０１と熱交換器１０２間についても水を流すことによって凍結防止運転を実施すればよい。
【００３０】
この場合、利用側回路１２２の負荷が小さい場合においては貯湯槽１０１から流出した高温水は熱交換器１０２へ流入後、比較的高温の状態（例えば６０℃）を維持した状態で熱交換器１０２を出た後に貯湯槽１０１へ流入する。しかし、貯湯槽１０１の底部へ流入すると、貯湯槽１０１内の温度層が崩れるため、貯湯槽入水配管１０７に設置された貯湯槽入水配管温度センサ１１３の検知温度が閾値（例えば４０℃）を超えた場合には三方弁１１６を切り替える。三方弁１１６を切り替えて、貯湯槽１０１の中間部に高温水が流入するように回路を切り替えれば、貯湯槽１０１の温度層を崩すことなく、凍結防止運転が可能となる。なお、利用側回路１２２の負荷が大きくなり、熱交換器１０２に流入する現地入水配管１０８の水温が低下した場合には貯湯槽入水配管１０７の水温も低下する。この場合、貯湯槽入水配管１０７に設置された貯湯槽入水配管温度センサ１１３の検知温度が閾値（例えば４０℃）以下となった場合には三方弁１１６を再び切り替えて、貯湯槽１０１の底部へ水が流れるように回路を切り替えればよい。
【００３１】
以上のように、本発明の実施の形態４においては、ヒートポンプ給湯器１００の凍結防止運転に合わせて、貯湯槽１０１と熱交換器１０２間の水配管側も凍結防止運転を行うことで、冬季の水の凍結を防止する。そして、この際の水の流れを三方弁１１６で切り替えることにより、貯湯槽１０１内の温度分布を崩すことなく凍結防止を図ることが可能となる。
【００３２】
［実施の形態５］
本発明の実施の形態５は、制御装置１１５がヒートポンプ給湯器１００と一体ではない場合を説明するものである。
本発明の実施の形態１に係る発明では、ヒートポンプ給湯器１００に設けられている制御装置１１５を説明するものであった。しかしながら、制御装置１１５は、ヒートポンプ給湯器１００に組み込まれず、単体の装置であってもよいし、例えば、循環ポンプ１０３に組み込まれているものでもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１０  給湯システム、１００  ヒートポンプ給湯器、１０１  貯湯槽、１０２  熱交換器、１０３  循環ポンプ、１０４  入水配管、１０５  出湯配管、１０６  貯湯槽出湯配管、１０７  貯湯槽入水配管、１０８  現地入水配管、１０９  現地出湯配管、１１０  貯湯槽入水側流量センサ、１１１  現地入水側流量センサ、１１２  貯湯槽温度センサ、１１３  貯湯槽入水配管温度センサ、１１４  現地入水配管温度センサ、１１５  制御装置、１１６  三方弁、１１７  外気温度センサ、１２０  給湯側回路、１２１  循環側回路、１２２  利用側回路。
【図１】
2017134743.tif 000003
【図２】
2017134743.tif 000004
【図３】
2017134743.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月15日(2018.5.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る給湯システムの制御方法は、ヒートポンプ給湯器と、前記ヒートポンプ給湯器にて加熱した湯水を貯湯する貯湯槽と、前記貯湯槽に貯湯された湯水を高温側の熱媒体として用いる熱交換器と、前記ヒートポンプ給湯器と前記貯湯槽とを連通する出湯配管と、前記ヒートポンプ給湯器と前記貯湯槽とを連通する入水配管と、前記貯湯槽と前記熱交換器とを連通する貯湯槽出湯配管と、前記貯湯槽と前記熱交換器とを連通する貯湯槽入水配管と、前記熱交換器と連通する現地入水配管と、前記熱交換器と連通する現地出湯配管と、前記貯湯槽入水配管に設置される貯湯槽入水側流量センサと、前記現地入水配管に設置される現地入水側流量センサと、前記貯湯槽入水配管に設置される貯湯槽入水配管温度センサと、前記現地入水配管に設置される現地入水配管温度センサと、循環ポンプとを備える給湯システムにおいて、制御装置を備え、前記制御装置は、前記貯湯槽入水側流量センサと前記現地入水側流量センサが検知した値を受信し、前記貯湯槽入水側流量センサの値が前記現地入水側流量センサの値と同じ値になるように、前記循環ポンプを制御するアナログ信号を作成し、前記作成したアナログ信号を前記循環ポンプに送信し、前記貯湯槽入水側流量センサの値が前記現地入水側流量センサの値と同じ値になった後に、前記貯湯槽入水配管温度センサと前記現地入水配管温度センサが検知した温度を受信し、前記貯湯槽入水配管温度センサの温度が前記現地入水配管温度センサの温度と同じ温度になるように前記循環ポンプを制御するアナログ信号を作成し、前記作成したアナログ信号を前記循環ポンプに送信し、前記循環ポンプの出力を制御するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプ給湯器と、
前記ヒートポンプ給湯器にて加熱した湯水を貯湯する貯湯槽と、
前記貯湯槽に貯湯された湯水を高温側の熱媒体として用いる熱交換器と、
前記ヒートポンプ給湯器と前記貯湯槽とを連通する出湯配管と、
前記ヒートポンプ給湯器と前記貯湯槽とを連通する入水配管と、
前記貯湯槽と前記熱交換器とを連通する貯湯槽出湯配管と、
前記貯湯槽と前記熱交換器とを連通する貯湯槽入水配管と、
前記熱交換器と連通する現地入水配管と、
前記熱交換器と連通する現地出湯配管と、
前記貯湯槽入水配管に設置される貯湯槽入水側流量センサと、
前記現地入水配管に設置される現地入水側流量センサと、
前記貯湯槽入水配管に設置される貯湯槽入水配管温度センサと、
前記現地入水配管に設置される現地入水配管温度センサと、
循環ポンプと、を備える給湯システムにおいて、
制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記貯湯槽入水側流量センサと前記現地入水側流量センサが検知した値を受信し、
前記貯湯槽入水側流量センサの値が前記現地入水側流量センサの値と同じ値になるように、前記循環ポンプを制御するアナログ信号を作成し、
前記作成したアナログ信号を前記循環ポンプに送信し、
前記貯湯槽入水側流量センサの値が前記現地入水側流量センサの値と同じ値になった後に、前記貯湯槽入水配管温度センサと前記現地入水配管温度センサが検知した温度を受信し、前記貯湯槽入水配管温度センサの温度が前記現地入水配管温度センサの温度と同じ温度になるように前記循環ポンプを制御するアナログ信号を作成し、前記作成したアナログ信号を前記循環ポンプに送信し、前記循環ポンプの出力を制御する給湯システムの制御方法。
【請求項２】
前記制御装置が、前記循環ポンプを制御するアナログ信号を作成する際に、あらかじめ記憶しておいたアナログ信号と循環側回路を流れる流量との関係を参照し、アナログ信号を作成する請求項１に記載の給湯システムの制御方法。
【請求項３】
前記制御装置が、前記アナログ信号と該アナログ信号に対応して検知される前記貯湯槽入水側流量センサの値との対応関係のデータを記憶する請求項１又は２に記載の給湯システムの制御方法。
【請求項４】
前記制御装置が、前記循環ポンプを制御するアナログ信号を作成する際に、前記記憶したデータを参照し、アナログ信号を作成する請求項３に記載の給湯システムの制御方法。
【請求項５】
制御装置が、
利用側回路の水が流れたことを現地入水側流量センサで検知した場合に、利用側回路の現在の流量を目標流量と決定する第１工程と、
前記制御装置にあらかじめ記憶しておいたアナログ信号と循環側回路を流れる流量との関係を参照し、アナログ信号を予測し、前記目標流量に近いアナログ信号を作成し出力することで循環ポンプを制御して、循環側回路の流量を調整する第２工程と、
前記第２工程を経て循環側回路の流量が目標値に到達しなかった場合に、利用側回路の現地入水側流量センサと循環側回路の貯湯槽入水側流量センサの値が等しくなるまでアナログ信号を補正して循環ポンプを制御することで、循環側回路の流量を調整する第３工程と、
前記第２工程又は前記第３工程を経て循環側回路の流量が目標値に到達した場合に、貯湯槽入水配管の貯湯槽入水配管温度センサの検知値Ｔ１と現地入水配管の現地入水配管温度センサの検知値Ｔ２を比較し、Ｔ１＞Ｔ２＋αの場合は、Ｔ１≦Ｔ２＋αとなるまでアナログ信号を補正して循環ポンプを制御することで、循環側回路の流量を調整する第４工程と、を有する給湯システムの制御方法。
【請求項６】
前記貯湯槽入水配管が三方弁を備え、
前記現地入水配管温度センサが検知した温度が設定値より高い場合において、
前記制御装置が、前記循環ポンプと前記貯湯槽の中間部とが連通するように前記三方弁を切り替える請求項１〜５のいずれか１項に記載の給湯システムの制御方法。
【請求項７】
前記貯湯槽入水配管が三方弁を備え、
前記現地入水配管温度センサが検知した温度が閾値より低い場合において、
前記制御装置が、前記循環ポンプと前記貯湯槽の下部とが連通するように前記三方弁を切り替える請求項１〜５のいずれか１項に記載の給湯システムの制御方法。
【請求項８】
前記ヒートポンプ給湯器が外気温度センサを備え、
前記外気温度センサが検知した温度が所定値より低い場合において、
前記制御装置が、前記ヒートポンプ給湯器の凍結防止運転を開始し、併せて、前記循環ポンプの凍結防止運転を開始する請求項１〜７のいずれか１項に記載の給湯システムの制御方法。
【請求項９】
前記凍結防止運転中において、
前記貯湯槽入水配管温度センサが検知した温度が閾値より高い場合に、
前記制御装置が、前記循環ポンプと前記貯湯槽の中間部とが連通するように前記三方弁を切り替える請求項６を従属する請求項８又は請求項７を従属する請求項８に記載の給湯システムの制御方法。
【請求項１０】
前記凍結防止運転中において、
前記貯湯槽入水配管温度センサが検知した温度が閾値より低い場合に、
前記制御装置が、前記循環ポンプと前記貯湯槽の下部とが連通するように前記三方弁を切り替える請求項６を従属する請求項８又は請求項７を従属する請求項８に記載の給湯システムの制御方法。
【請求項１１】
ヒートポンプ給湯器と、
前記ヒートポンプ給湯器にて加熱した湯水を貯湯する貯湯槽と、
前記貯湯槽に貯湯された湯水を高温側の熱媒体として用いる熱交換器と、
前記ヒートポンプ給湯器と前記貯湯槽とを連通する出湯配管と、
前記ヒートポンプ給湯器と前記貯湯槽とを連通する入水配管と、
前記貯湯槽と前記熱交換器とを連通する貯湯槽出湯配管と、
前記貯湯槽と前記熱交換器とを連通する貯湯槽入水配管と、
前記熱交換器と連通する現地入水配管と、
前記熱交換器と連通する現地出湯配管と、
前記貯湯槽入水配管に設置される貯湯槽入水側流量センサと、
前記現地入水配管に設置される現地入水側流量センサと、
前記貯湯槽入水配管に設置される貯湯槽入水配管温度センサと、
前記現地入水配管に設置される現地入水配管温度センサと、
循環ポンプと、を備える給湯システムにおいて、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の給湯システムの制御方法で使用される制御装置を備える給湯システム。
【請求項１２】
前記貯湯槽入水配管が三方弁を備える請求項１１に記載の給湯システム。
【国際調査報告】
2017134743.tif 000006
2017134743.tif 000007
2017134743.tif 000008
2017134743.tif 000009