JP5494059B2 - 貯湯式給湯機システム - Google Patents

Description

この発明は、複数の貯湯タンクを備える貯湯式給湯機システムに関する。

従来、例えば特許文献１には、複数の貯湯式給湯機を並列に接続して使用する貯湯式給湯機システムが開示されている。この従来のシステムでは、複数の貯湯タンクへ水をそれぞれ供給する給水経路上に電動膨張弁などの開閉手段をそれぞれ設け、通常は給水経路上に設置された開閉手段を開状態に維持し、その後、貯湯タンク内のお湯が無くなったことが検出されると閉状態として給水を遮断するようにしている。

特開２００５−１３４０６４号公報

上記従来の貯湯式給湯機では、システム全体の湯切れ防止を図るために、貯湯タンク内のお湯が無くなると、貯湯タンクへ水を供給する給水経路上に設置した開閉手段を閉状態にして給湯を止め、また、各貯湯タンクからの出湯量に応じて、追加沸き増しを開始するときの残湯量の基準値を可変させるようにしている。しかしながら、並列に接続している貯湯式給湯機間での制御通信を行っているわけではないので、万が一、突発的に給湯負荷が増えて、すべての貯湯タンクのお湯が無くなると、上記従来の制御では、各給水経路上に設置しているすべての開閉手段が閉じてしまうことになる。その結果、貯湯式給湯機システムに接続されている給湯端末に、水すら供給することができなくなるという問題が生じ得る。

また、給水経路上の開閉手段を閉じて沸き上げ運転を実施している際に、貯湯式給湯機システムに接続されている給湯端末が開放されると、貯湯タンク内の圧力が抜けてしまう。また、この場合には、給水経路上の開閉手段が閉じられていることで水源水圧がかかっていない状態となっている。このため、沸き上げ運転による温度上昇に伴う水の酸素溶解度の低下が原因で、沸き上げを行った水から発生する溶存酸素が気泡となったものを、沸き上げ時のタンク内圧力上昇を抑えるために設置されている逃し弁などから抜くことができなくなる。その結果、気泡が貯湯タンク上部に滞留したり、加熱手段内に気泡が介在したりするといった状態が発生してしまう。このような気泡が発生した状態で、水栓などの給湯端末を開けると、開栓と同時に空気と水が混ざり合った湯が給湯端末より吹き出してしまったり、加熱手段により加熱された湯が一定量流れなくなったり、更には、部分的に湯の温度が上昇しすぎて異常高温により安全装置が働いて加熱手段が停止してしまうといった問題が生じ得る。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、複数の貯湯タンクを備える貯湯式給湯機システムにおいて、すべての貯湯タンク内のお湯が無くなったとしても、貯湯式給湯機システムに接続されている給湯端末において断水を生じさせることなく使用でき、また、出湯を止めるための開閉手段を閉じた状態で沸き上げを行っても機器が止まるなどの問題もなく沸き上げができる貯湯式給湯機システムを提供することを目的とする。

この発明に係る貯湯式給湯機システムは、加熱手段により加熱された湯を貯える複数の貯湯タンクと、複数の貯湯タンクのそれぞれに水を供給する給水経路と、複数の貯湯タンクのそれぞれに接続される複数の給湯配管部を有し、複数の貯湯タンクから供給される湯が流通する給湯経路と、複数の給湯配管部にそれぞれ設けられ、各給湯配管部を開閉する複数の開閉手段と、複数の開閉手段のそれぞれを制御する複数の制御部と、を備える貯湯式給湯機システムであって、複数の制御部は、複数の貯湯タンクの何れかに、所定量以下への湯量の低下が生じたか否かを判定する湯量低下判定手段を含み、複数の制御部のそれぞれと電気的に接続されて貯湯式給湯機システムを統括制御し、湯量低下の発生時に、複数の開閉手段の少なくとも１つが開状態で維持されるように制御するリモートコントローラを更に備え、リモートコントローラは、複数の開閉手段のそれぞれの開閉状態を判断する開閉状態判断手段と、開閉状態判断手段によって複数の開閉手段の少なくとも１つが開状態にあると判断された場合には、湯量低下が生じた貯湯タンクに対応する開閉手段を閉じることを許可し、複数の開閉手段の何れも開状態にないと判断された場合には、湯量低下が生じた貯湯タンクに対応する開閉手段を閉じることを許可しない開閉制御手段と、を含むものである。

この発明によれば、すべての貯湯タンク内のお湯が無くなったとしても、貯湯式給湯機システムに接続されている給湯端末において断水を生じさせることなく使用でき、また、出湯を止めるための開閉手段を閉じた状態で沸き上げを行っても機器が止まるなどの問題もなく沸き上げができるようになる。

本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機システムの構成図である。 本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機システムの主要な動作を示す制御フローチャートである。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機システム３００の構成図である。図１に示すように、本実施形態の貯湯式給湯機システム３００は、並列に複数台（図１では２台）接続された貯湯式給湯機２００を備えている。それぞれの貯湯式給湯機２００は、湯を貯える貯湯タンク１を有する貯湯タンクユニット１００と、貯湯タンク１に供給された水を加熱する加熱手段（図１ではヒートポンプユニット）５とを備えている。

それぞれの貯湯タンク１の下部には、水を供給するための給水配管２がそれぞれ接続されている。また、それぞれの貯湯タンク１には、加熱手段５を利用して、貯湯タンク１内の水を沸き上げるための回路を備えている。具体的には、貯湯タンク１の下部と加熱手段５とを接続する入水配管３と、加熱手段５と貯湯タンク１の上部とを接続する出湯配管６とを備えている。また、入水配管３の途中には、循環ポンプ４が設置されている。貯湯タンク１に供給された水は、循環ポンプ４が駆動された時に、入水配管３を介して加熱手段５へ搬送される。加熱手段５により加熱された水は高温となり、出湯配管６を介して貯湯タンク１の上部に搬送され、貯湯される。

それぞれの貯湯タンク１の上部には、貯湯タンク１内の圧力を逃すための逃し弁７がそれぞれ設置されている。また、貯湯式給湯機システム３００は、お風呂のシャワー、台所や洗面所の蛇口、食器洗い機などの給湯端末（図示省略）に向けて各貯湯タンク１内の湯を供給するための給湯経路８を備えている。それぞれの貯湯タンク１の上部には、給湯経路８の給湯配管部８ａがそれぞれ接続されている。

それぞれの給湯配管部８ａには、電磁弁などの給湯開閉弁９がそれぞれ設置されている。また、それぞれの貯湯タンク１の表面には、タンク内の湯温を測定するための複数（図１では３つ）の温度センサーを含むタンク湯温検知手段１０がそれぞれ取り付けられている。更に、それぞれの給湯配管部８ａには、給湯開閉弁９を通過する湯温を検知する湯温検知手段１１と、給湯配管部８ａより出湯されていることを検知するための出湯検知手段（例えば流量センサー）１２とがそれぞれ取り付けられている。

また、それぞれの貯湯タンクユニット１００には、対応する貯湯式給湯機２００の運転を制御するための制御部１３がそれぞれ内蔵されている。上述した給湯開閉弁９の開閉タイミングは、貯湯タンク１の表面に取り付けられているタンク湯温検知手段１０が検出した貯湯タンク１内の湯の温度に基づいて制御されるようになっている。

以上の構成を有する貯湯式給湯機システム３００は、システムを統括制御するリモートコントローラ（以下、「リモコン」と略する）１４を備えている。より具体的には、リモコン１４は、制御部１３のそれぞれに電気的に接続されており、それぞれの貯湯式給湯機２００の動作を制御するものである。更に、リモコン１４は、給湯開閉弁９の動作温度を設定するなどの機能をも有している。

本実施形態は、上記リモコン１４を利用して以下の特徴的な制御を行うようにしている。すなわち、本実施形態では、リモコン１４に、それぞれの制御部１３からそれぞれの貯湯タンクユニット１００の給湯開閉弁９の開閉状況が随時送信されるようにした。また、それぞれの制御部１３が、タンク湯温検知手段１０により検知される貯湯タンク１の湯温に基づいて各貯湯タンク１の湯切れを検知するようにした。そして、この湯切れが検知された場合には、湯切れが検知された貯湯タンク１に対応する給湯開閉弁９を直ちに閉じるのではなく、すべての給湯開閉弁９の開閉状態を確認し、１つ以上の給湯開閉弁９が開いている場合は閉止することを許可し、そうでない時は許可しないように制御するようにした。

次に、前述した貯湯式給湯機システム３００の動作について、図２のフローチャートにより説明する。図２は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機システム３００の主要な動作を示す制御フローチャートである。上述したように、外部指示系統（リモコン１４）には、各貯湯式給湯機２００のそれぞれの制御部１３から、それぞれの給湯開閉弁９の開閉状況が逐次送信されるようになっており、リモコン１４は、その開閉状況を逐次記憶している。

ステップＳ１では、使用者がリモコン１４を用いて設定した出湯温度Ｔ１が、各給湯配管部８ａを遮断する時の出湯温度として、対応する貯湯式給湯機２００の制御部１３に記憶される。

ステップＳ２では、制御部１３が貯湯タンク１内の湯温をタンク湯温検知手段１０により検知する。次いで、ステップＳ３では、使用者がリモコン１４により設定した、給湯配管部８ａを遮断する時の出湯温度Ｔ１と、タンク湯温検知手段１０により検知された貯湯タンク１内の湯温Ｔ０とが、制御部１３によって比較される。すなわち、貯湯式給湯機システム３００が備える２つの貯湯タンク１のうちの何れかに、所定量以下への貯蔵湯量の低下（湯切れ）が生じたか否かが判断される。その結果、貯湯タンク１内の湯温Ｔ０＜出湯温度Ｔ１の関係が成立する場合には、ステップＳ４に進み、そうでなければステップＳ２へ戻る。

ステップＳ４では、リモコン１４が、それぞれの貯湯タンクユニット１００の給湯開閉弁９の開閉状態に基づき、１台以上の貯湯タンクユニット１００の給湯開閉弁９が開状態であるか否かを判定する。その結果、ステップＳ４の判定が成立する場合には、ステップＳ５に進み、上記湯切れが生じたと判断された貯湯タンク１に対応する給湯開閉弁９が閉じられ、かつ、上記湯切れが生じたと判断された貯湯タンク１を有する貯湯式給湯機２００の沸き上げ動作が実行される。一方、ステップＳ４の判定が不成立である場合には、上記湯切れが生じたと判断された貯湯タンク１に対応する給湯開閉弁９を閉じる処理が許可されず、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２以降の処理が繰り返される。

次に、上記湯切れが発生した貯湯式給湯機２００において行われる沸き上げ運転（上記ステップＳ５）の概要を説明する。前述したように、貯湯タンク１内の湯温Ｔ０がリモコン１４により使用者が設定した出湯温度Ｔ１を下回ると、給湯開閉弁９が閉じられ、その後、沸き上げ運転の実行のために循環ポンプ４が駆動される。その結果、入水配管３を介して貯湯タンク１の下部から取り出された貯湯タンク１内の水が加熱手段５へ供給される。そして、加熱手段５にて加熱された湯は、出湯配管６を介して貯湯タンク１の上部に戻され、貯湯される。

加熱手段５にて加熱された湯は高温となり、体積膨張する。このため、貯湯タンク１内の圧力が上昇するが、貯湯タンク１上部に設置した逃し弁７より体積膨張した分のお湯が排出されるので、圧力上昇が抑えられる。更に、加熱手段５が水を加熱すると、水中に溶けていた溶存酸素が気泡となって現れ、出湯配管６から貯湯タンク１の上部に、沸き上げられたお湯と共に戻されるが、貯湯タンク１内には給水配管２から供給される水の水圧が作用しているので、気泡が逃し弁７の方向へ押し出され、貯湯タンク１の上部に設置された逃し弁７より排出されるようになる。

以上説明したように、本実施形態では、貯湯式給湯機システム３００を統括しているリモコン１４が、それぞれの貯湯タンクユニット１００の給湯開閉弁９の開閉状態を常時管理し、少なくとも１つの給湯開閉弁９が確実に開状態に維持されるようになる。このため、接続されているすべての貯湯式給湯機２００の貯湯タンク１に仮に湯が無くなったとしても、貯湯式給湯機システム３００に接続されている給湯端末へ水を供給し続けることが可能となる。

また、上述したように、貯湯タンク１内のお湯が無くなると、給湯開閉弁９を閉じて、給湯を止めた状態で沸き上げ運転を行うが、貯湯タンク１内には水源水圧が常にかかっているため、加熱手段５により加熱されたときに発生する気泡は、逃し弁７より排出されるようになる。このため、加熱手段５に供給された水がスムーズに流れ、部分的に高温となることもなく沸き上げを行うことが可能となる。

実施の形態２.
上述した実施の形態１においては、貯湯タンク１内の湯の温度に基づいて湯切れを検知し、給湯開閉弁９の開閉制御を行うようにしている。これに対し、本実施形態のシステムは、図１に示す出湯検知手段１２によって出湯が検知されたときに、図１に示す湯温検知手段１１により検知される給湯開閉弁９を通過する湯の温度に基づいて、湯切れを検知し、給湯開閉弁９の動作を制御するように構成されている。このような構成によっても、上述した実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

また、上述した実施の形態１または２の制御に加え、以下のような制御を実行するようにしてもよい。すなわち、例えば複数台接続されている貯湯式給湯機２００のいずれか１台の貯湯タンク１の残湯量が所定量に達したときに、その貯湯式給湯機２００の給湯開閉弁９を閉じておき、その他の貯湯式給湯機２００の給湯開閉弁９を開けて給湯を行うように制御してもよい。このような制御によって、複数台接続されている貯湯式給湯機２００の少なくとも１台の貯湯タンク１には必ず所定量以上の残湯量を確保することで、急にお湯が必要となった場合でも湯切れを起こすことなく、快適に使用することが可能となる。

更に、上述した実施の形態１または２の制御に加え、以下のような制御を実行するようにしてもよい。すなわち、複数の給湯開閉弁９のうちの一方を閉じて他方を開く必要が生じた場合に、上記一方の給湯開閉弁９を先に閉じるのではなく、上記他方の給湯開閉弁９を開けた後に、上記他方（すなわち、お湯が無くなった貯湯式給湯機２００の方）の給湯開閉弁９を閉じるように制御してもよい。このような制御によれば、給湯経路８を通って供給される湯に途中で水がサンドイッチされるようなことを防止し、給湯端末より出湯されるお湯の温度変動を抑えることができる。

１ 貯湯タンク
２ 給水配管
３ 入水配管
４ 循環ポンプ
５ 加熱手段
６ 出湯配管
８ 給湯経路
８ａ 給湯配管部
９ 給湯開閉弁
１０ タンク湯温検知手段
１１ 湯温検知手段
１２ 出湯検知手段
１３ 制御部
１４ リモートコントローラ（リモコン）
１００ 貯湯タンクユニット
２００ 貯湯式給湯機
３００ 貯湯式給湯機システム

Claims (5)

1. 加熱手段により加熱された湯を貯える複数の貯湯タンクと、
   前記複数の貯湯タンクのそれぞれに水を供給する給水経路と、
   前記複数の貯湯タンクのそれぞれに接続される複数の給湯配管部を有し、前記複数の貯湯タンクから供給される湯が流通する給湯経路と、
   前記複数の給湯配管部にそれぞれ設けられ、各給湯配管部を開閉する複数の開閉手段と、
   前記複数の開閉手段のそれぞれを制御する複数の制御部と、
   を備える貯湯式給湯機システムであって、
   前記複数の制御部は、前記複数の貯湯タンクの何れかに、所定量以下への湯量の低下が生じたか否かを判定する湯量低下判定手段を含み、
   前記複数の制御部のそれぞれと電気的に接続されて前記貯湯式給湯機システムを統括制御し、前記湯量低下の発生時に、前記複数の開閉手段の少なくとも１つが開状態で維持されるように制御するリモートコントローラを更に備え、
   前記リモートコントローラは、
   前記複数の開閉手段のそれぞれの開閉状態を判断する開閉状態判断手段と、
   前記開閉状態判断手段によって前記複数の開閉手段の少なくとも１つが開状態にあると判断された場合には、前記湯量低下が生じた前記貯湯タンクに対応する前記開閉手段を閉じることを許可し、前記複数の開閉手段の何れも開状態にないと判断された場合には、前記湯量低下が生じた前記貯湯タンクに対応する前記開閉手段を閉じることを許可しない開閉制御手段と、を含むことを特徴とする貯湯式給湯機システム。
2. 前記湯量低下判定手段は、前記複数の貯湯タンクのそれぞれに貯えられたタンク湯の温度を検知するためのタンク湯温度検知手段を含み、前記タンク湯の温度が所定値よりも低い状況にある前記貯湯タンクが存在する場合に、当該貯湯タンクにおいて前記湯量低下が生じたと判定することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機システム。
3. 前記湯量低下判定手段は、前記複数の給湯配管部のそれぞれを流れる湯の温度を検知するための給湯温度検知手段を含み、前記給湯温度検知手段により検知された湯の温度が所定値よりも低い状況にある前記給湯配管部が存在する場合に、当該給湯配管部に対応する前記貯湯タンクにおいて前記湯量低下が生じたと判定することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機システム。
4. 前記複数の貯湯タンクの少なくとも１つにおける残湯量が所定量以上となるように、前記複数の開閉手段の開閉を制御するタンク残湯量制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の貯湯式給湯機システム。
5. 前記リモートコントローラおよび前記複数の制御部は、前記複数の開閉手段のうちの一方を閉じて他方を開く場合に、当該他方の前記開閉手段を開いた後に、当該一方の開閉手段を閉じるように制御することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の貯湯式給湯機システム。

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