JP2001343159A - 貯湯式給湯システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 貯湯タンクを小型化しながらも、湯張り後の
給湯需要に早期に応じることができるようにする。 【解決手段】 熱電併給装置と、貯湯タンクの循環配管
に設けた熱交換器とを排熱回収用循環配管を介して接続
し、熱電併給装置からの排熱を循環配管を流れる水に伝
熱回収し、その湯を貯湯タンクに貯める。予約タイマ２
１で特定した湯張り時刻までに、湯温設定手段１６で設
定した高温モードの温度で高温の湯を貯湯タンク２に貯
め、湯張り時刻に浴槽に供給する。圧力センサ１４で浴
槽内に必要量の湯が供給されたことを検出するに伴い、
湯温設定手段１６による設定温度を低温モードの温度に
切り換え、低温モードの温度で低温の湯を貯湯タンク２
に貯めるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンと発電機
とを一体化したものとか燃料電池といったような電力と
排熱とを発生する熱電併給装置、圧縮機などを駆動する
ヒートポンプ式熱発生装置からの熱を回収し、その熱に
よって得られる湯を貯湯タンクに貯めるとともに、浴槽
やシャワーや洗面や台所での食器洗浄のための給湯など
に用いる貯湯式給湯システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】浴槽内に湯を供給する、いわゆる湯張り
を行う場合、一度に大量の熱を必要とする。一方、シス
テムを構築する上では、貯湯タンクの容量を小型化する
ことが好ましい。そこで、従来では、水で冷ますことを
考慮し、貯湯タンク内にできるだけ高温の湯を貯め、そ
の高温の湯を浴槽内に供給するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、浴槽へ
の湯張り以外の、シャワーや洗面や台所での食器洗浄の
ための給湯などの給湯需要では、その必要な湯量が少量
であるとともに熱量的にも少なくて済む。それにもかか
わらず、従来では、湯張りを行った後でも、貯湯タンク
内に高温の湯を貯めて湯張り以外の給湯需要に応じるよ
うにしている。

【０００４】そのため、湯張りに伴って多量の湯が消費
された後、貯湯タンク内に高温の湯が貯められるまでに
時間がかかり、貯まるまでの間、貯湯タンク内の湯を湯
張り以外の給湯に利用できない欠点があった。また、ボ
イラーなどの補助熱源機を備えたものの場合、貯まるま
での間に給湯需要があると補助熱源機が作動し、エネル
ギー効率が低下する欠点があった。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、請求項１に係る発明は、貯湯タンクを
小型化しながらも、湯張り後の給湯需要に早期に応じる
ことができるようにすることを目的とし、また、請求項
２に係る発明は、湯張り後に安定した温度の湯を早期に
得られるようにすることを目的とし、更に、請求項３に
係る発明は、湯張り用の高温の湯を、湯張り開始時刻に
極力近い時点で得られるようにして放熱ロスを減少でき
るようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
上述のような目的を達成するために、排熱を発生する排
熱発生装置と、循環配管を付設して貯湯を行う貯湯タン
クと、前記循環配管に設けられる熱交換器と、前記排熱
発生装置と前記熱交換器とにわたって接続されて排熱回
収熱媒を循環することにより前記排熱発生装置からの排
熱を前記循環配管を流れる水に伝熱回収する排熱回収用
循環配管と、前記貯湯タンクに接続されて前記貯湯タン
ク内の湯を取り出して浴槽に供給する給湯配管とを備え
た貯湯式給湯システムであって、前記熱交換器を経た湯
の温度を測定する湯温センサと、低温モードの温度とそ
れよりも高温の高温モードの温度とを設定する湯温設定
手段と、前記浴槽内への湯張りを行う時刻を特定する湯
張り時刻特定手段と、前記湯張り時刻特定手段によって
特定される時刻に、前記湯温設定手段による設定温度を
高温モードの温度に設定した状態で前記浴槽内に供給す
る必要量の湯を得る必要湯量貯湯手段と、前記湯張り時
刻特定手段によって特定される時刻に、前記浴槽内に必
要量の湯が供給されたことを検出して湯張り完了信号を
出力する湯張り検出手段と、前記湯張り完了信号に応答
して前記湯温設定手段による設定温度を低温モードの温
度に切り換え、前記湯温センサで測定される温度が低温
モードの温度よりも高くなったときに前記熱交換器を経
た湯を前記貯湯タンクに貯湯する低温貯湯制御手段とを
備えて構成する。

【０００７】また、請求項２に係る発明は、前述のよう
な目的を達成するために、請求項１に係る発明の貯湯式
給湯システムにおいて、貯湯タンクを、下部から取り出
して上部から供給する循環配管を付設して温度成層を形
成する状態で貯湯を行うように構成し、前記循環配管の
熱交換器と前記貯湯タンクとの間の箇所と前記貯湯タン
クの下方箇所とにわたって接続される分岐配管と、前記
熱交換器を経た湯を前記貯湯タンクの上部に供給する貯
湯状態と前記分岐配管に供給する非貯湯状態とに切り換
える流路切り換え手段と、湯温センサで測定される湯の
温度と湯温設定手段で設定された温度とを比較して、測
定される湯の温度が設定温度よりも低いときには前記流
路切り換え手段を非貯湯状態に、設定温度よりも高くな
ったときには前記流路切り換え手段を貯湯状態にそれぞ
れ切り換える流路切り換え制御手段とを備えて構成す
る。

【０００８】また、請求項３に係る発明は、前述のよう
な目的を達成するために、請求項１または２に係る発明
の貯湯式給湯システムにおいて、必要湯量貯湯手段を、
湯張り時刻特定手段によって特定される時刻に基づい
て、その特定時刻に浴槽内に供給する必要量の湯を得る
ために貯湯を開始する時刻を求める高温貯湯開始時刻算
出手段と、前記高温貯湯開始時刻算出手段によって求め
られた時刻になったかどうかを検出し、高温貯湯開始時
刻になったことの検出に応答して高温貯湯開始信号を出
力する高温貯湯開始時刻判別手段と、前記高温貯湯開始
時刻判別手段からの高温貯湯開始信号に応答して前記湯
温設定手段による設定温度を高温モードの温度に切り換
え、湯温センサで測定される温度が高温モードの温度よ
りも高くなったときにのみ前記熱交換器を経た湯を前記
貯湯タンクに貯湯する高温貯湯制御手段とから構成す
る。

【０００９】

【作用】請求項１に係る発明の貯湯式給湯システムの構
成によれば、予約とか、前日あるいは１週間前の同じ曜
日の同じ時刻などに基づく学習機能などにより、高温モ
ードに設定した状態で特定時刻に必要量の高温の湯を浴
槽に供給する。この湯張りが完了するに伴って、設定温
度を、湯温設定手段によって低温モードの温度に切り換
え、その低温モードの温度を越えた湯を貯湯タンクに供
給して貯める。

【００１０】また、請求項２に係る発明の貯湯式給湯シ
ステムの構成によれば、設定温度を越えた湯を、貯湯タ
ンクの上部から温度成層を形成する状態で供給して貯湯
を行い、湯張り後に、低温モードの温度に湯温を設定
し、熱交換器から分岐配管を通じて貯湯タンクの下方箇
所に供給して高温層下部の低温層を均一加熱し、そこか
ら熱交換器に供給するように循環させ、低温モードの温
度を越えたときに、貯湯タンクの上部から温度成層を形
成する状態で供給して貯湯を行う。

【００１１】また、請求項３に係る発明の貯湯式給湯シ
ステムの構成によれば、湯張り時刻特定手段によって特
定される時刻を基準に、その特定時刻に浴槽内に供給す
る必要量の湯を得るのに要する貯湯時間を求め、その求
めた時刻に高温モードの温度の湯による貯湯を開始し
て、特定時刻に必要量の湯を浴槽内に供給する。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る貯湯式給
湯システムの実施例を示すシステム構成図であり、１は
ガスエンジンによって発電機を駆動するように構成した
熱電併給装置を示し、２は貯湯タンクを示している。

【００１３】貯湯タンク２には、その底側から上部にわ
たって第１のポンプ３を備えた循環配管４が接続されて
いる。循環配管４に熱交換器５が設けられ、その熱交換
器５と熱電併給装置１とにわたって、第２のポンプ６を
備えた排熱回収用循環配管７が接続されている。

【００１４】この構成により、熱電併給装置１と熱交換
器５とにわたって排熱回収熱媒としてのジャケット冷却
水を循環させ、貯湯タンク２の下部から取り出した水を
熱電併給装置１からの排熱によって加熱し、その加熱さ
れた蓄熱水を循環配管４を通じて循環させ、貯湯タンク
２に供給して蓄熱するように構成されている。排熱回収
熱媒としては、フロンや二酸化炭素などの冷媒を用いて
も良い。

【００１５】貯湯タンク２には給湯配管８が接続され、
その給湯配管８に、浴槽９や台所、洗面所、シャワーな
どへの分岐給湯配管１０が接続され、貯湯タンク２内の
湯を取り出して各所に供給できるように構成されてい
る。また、給湯配管８にはバックアップ用のガスボイラ
ーＢが設けられ、給湯需要が増大して貯湯タンク２内の
湯量で不足した場合に対処できるように構成されてい
る。

【００１６】循環配管４の熱交換器５と貯湯タンク２と
の間の箇所と貯湯タンク２の下部箇所とにわたって、流
路切り換え手段としての三方弁１１を介して分岐配管１
２が接続されている。これにより、熱交換器５を経た湯
を、貯湯タンク２の上部から温度成層を形成する状態で
供給して貯湯を行う貯湯状態と、分岐配管１２に供給す
る非貯湯状態とに切り換えるように構成されている。

【００１７】循環配管４の熱交換器５と三方弁１１との
間の箇所に、熱交換器５を経た湯の温度を測定する湯温
センサ１３が設けられている。また、浴槽９には、湯張
り検出手段としての圧力センサ１４が設けられ、浴槽９
内に必要量の湯が供給されたこと、すなわち、湯張りが
完了したことを検出して湯張り完了信号を出力するよう
に構成されている。湯張り検出手段としては、例えば、
流量センサなどを設けて、浴槽９内への湯の供給量を積
算し、浴槽９の容量と比較して設定量の湯が供給された
ことに基づいて湯張りが完了したことを検出するように
構成するものでも良い。

【００１８】湯温センサ１３および圧力センサ１４がマ
イクロコンピュータ１５に接続されるとともに、マイク
ロコンピュータ１５に三方弁１１が接続されている。図
２の第１実施例のブロック図に示すように、マイクロコ
ンピュータ１５には、湯温設定手段１６、比較手段１
７、流路切り換え制御手段１８、必要湯量貯湯手段１９
および低温貯湯制御手段２０が備えられ、必要湯量貯湯
手段１９に、浴槽９内への湯張りを行う時刻を特定する
予約タイマ２１が接続されている。

【００１９】湯温設定手段１６では、湯張り以外の低温
モードの温度（例えば、65℃）と、それより高温の湯張
り時における高温モードの温度（例えば、75℃）とに設
定温度を切り換えるように構成されている。

【００２０】比較手段１７では、湯温設定手段１６で設
定された温度（低温モードの温度または高温モードの温
度）と、湯温センサ１３で測定される熱交換器５を経た
湯の温度とを比較して比較出力を出すようになってい
る。

【００２１】流路切り換え制御手段１８では、比較手段
１７からの比較出力に応答して、測定される湯の温度が
設定温度よりも低いときには三方弁１１を非貯湯状態
に、設定温度よりも高くなったときには三方弁１１を貯
湯状態にそれぞれ切り換えるようになっている。

【００２２】必要湯量貯湯手段１９では、予約タイマ２
１によって特定される時刻に基づき、その時刻よりも、
例えば３時間以上前などに、湯温設定手段１６による設
定温度を高温モードの温度に切り換え、予約タイマ２１
によって特定される時刻に、高温モードの温度に設定し
た状態で浴槽９内に供給する必要量の湯を得るようにな
っている。

【００２３】低温貯湯制御手段２０では、圧力センサ１
４からの湯張り完了信号に応答して湯温設定手段１６に
よる設定温度を低温モードの温度に切り換え、湯温セン
サ１３で測定される温度が低温モードの温度よりも高く
なったときに、前述流路切り換え制御手段１８によって
三方弁１１を貯湯状態に切り換え、熱交換器５を経た湯
を貯湯タンク２に貯湯するようになっている。

【００２４】すなわち、予約タイマ２１によって特定さ
れた時刻に基づき、高温の湯を貯湯タンク２に貯め、特
定時刻に浴槽９内への湯張りを行い、その湯張りが完了
するに伴い、湯温設定手段１６による設定温度を自動的
に低温モードの温度に切り換える。

【００２５】これにより、湯張りに伴って、貯湯タンク
２内から大量の高温の湯が供給されるため、湯張り完了
直後には、熱交換器５を経た湯の温度が設定温度よりも
低く、三方弁１１が非貯湯状態になっており、貯湯タン
ク２の下部に供給されて温度成層の下部の湯を均一加熱
するとともに熱交換器５に戻される。貯湯タンク２の下
部の低温層の温度が上昇し、熱交換器５を経た湯の温度
が低温モードの温度よりも高くなるに伴い、三方弁１１
が貯湯状態に切り換えられ、熱交換器５を経た湯が貯湯
タンク２の上部から温度成層を形成する状態で供給され
る。

【００２６】このように、湯張り完了後に、低温モード
の温度に切り換えられるため、高温モードの温度に設定
されたままの場合よりも、湯張り完了後短い時間で三方
弁１１が貯湯状態に切り換えられ、シャワーや洗面や台
所での食器洗浄のための給湯などの給湯需要に早期に応
じることができる。

【００２７】図３は第２実施例のブロック図であり、第
１実施例と異なることろは次の通りである。すなわち、
必要湯量貯湯手段１９に代えて、マイクロコンピュータ
１５に、高温貯湯開始時刻算出手段３１と高温貯湯開始
時刻判別手段３２と高温貯湯制御手段３３とが備えら
れ、高温貯湯開始時刻判別手段３２に時計３４が接続さ
れている。

【００２８】高温貯湯開始時刻算出手段３１では、例え
ば、その特定時刻よりも２時間３０分前など、浴槽９内
に供給する必要量の湯を得るのに必要な時間が予め入力
されていて、予約タイマ２１によって特定される時刻に
基づき、その時刻が午後６時であれば、午後３時３０分
といったように、貯湯を開始する時刻を求めるようにな
っている。この高温貯湯開始時刻算出手段３１に対して
は、例えば、給水温度と雰囲気温度との関係から、冬場
では特定時刻よりも２時間３０分前、夏場では１時間３
０分前、春や秋などの中間期では２時間前といったよう
に、適宜、必要量の湯を得るのに必要な時間を変更する
ように構成できる。また、外気温度や学習機能などによ
って同様に時間を変更するように構成しても良い。

【００２９】高温貯湯開始時刻判別手段３２では、高温
貯湯開始時刻算出手段３１によって求められた高温貯湯
開始時刻と時計３４から入力される実際の時刻とを比較
し、高温貯湯開始時刻になったかどうかを検出し、高温
貯湯開始時刻になったことの検出に応答して高温貯湯開
始信号を出力するようになっている。

【００３０】高温貯湯制御手段３３では、高温貯湯開始
時刻判別手段３２からの高温貯湯開始信号に応答して湯
温設定手段１６による設定温度を高温モードの温度に切
り換えるようになっている。これにより、湯温センサ１
３で測定される温度が高温モードの温度よりも高くなっ
たときにのみ三方弁１１を貯湯状態に切り換え、湯張り
に必要な高温状態での貯湯を行うようになっている。

【００３１】この第２実施例の構成によれば、予約タイ
マ２１によって特定される時刻、あるいはそれに近い時
刻において、浴槽９内に供給する必要量の湯を得ること
ができ、その時点と湯張りを開始するまでの時間間隔を
短くでき、放熱によって貯湯タンク２内に貯めた湯の温
度が低下することを防止できる。

【００３２】本発明としては、熱電併給装置１として、
燃料電池を用いるものにも適用でき、また、熱電併給装
置１に限らず、ガスエンジンで空調用冷媒回路を構成す
る圧縮機を駆動するように構成したものにも適用でき、
要するに、排熱を発生する装置を使用するものであれ
ば、各種の装置を適用でき、それらをして排熱発生装置
と総称する。

【００３３】上記実施例では、湯張りを行う時刻を特定
するのに、予約タイマ２１を用いているが、例えば、前
日とか、１週間前の同じ曜日などの実際に湯張りを行っ
た時刻に基づいた学習機能により湯張りを行う時刻を特
定するようにしても良く、それらをして湯張り時刻特定
手段と称する。

【００３４】また、上記実施例では、熱交換器５を経た
湯の温度を設定温度（低温モードの温度または高温モー
ドの温度）以上まで加熱するのに、三方弁１１を非貯湯
状態に切り換え、熱交換器５を経た湯を貯湯タンク２内
の下部に供給するように構成しているが、本発明として
は、例えば、貯湯タンク２とは別に予備タンクとか循環
配管を設け、熱交換器５を経た湯を、予備タンクと熱交
換器５との間または循環配管で循環させるように構成
し、設定温度よりも高くなった後に、熱交換器５を経た
湯を貯湯タンク２に貯湯するように構成するものでも良
く、各種の加熱構成が採用できる。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に係る発明の貯湯式給湯システムによれば、高温の湯
を浴槽に供給して湯張りを行い、湯張りに必要な大量の
熱を少ない湯量で得ることができるから、貯湯タンクを
小型化できる。しかも、シャワーや洗面や台所での食器
洗浄のための給湯などは、湯張りの場合よりも低温で少
ない量の湯で済むことに着目し、湯張りを終えた後に
は、湯張りの場合よりも低温に設定して湯を貯湯タンク
に貯めるから、必要な湯を早期に貯湯タンクに貯めるこ
とができ、シャワーや洗面や台所での食器洗浄のための
給湯などの給湯需要に早期に応じることができ、実用上
極めて便利である。

【００３６】また、請求項２に係る発明の貯湯式給湯シ
ステムによれば、湯張り後に、低温モードに設定された
温度を越えた湯を、貯湯タンクの上部から温度成層を形
成する状態で供給して貯湯を行うから、貯湯タンク内の
全量が設定温度を越えなくても貯湯を行うことができ、
給湯需要に応じて、貯湯タンクの上部から設定温度以上
の湯を取り出すことができ、安定した温度の湯を湯張り
後により早期に得ることができる。

【００３７】また、請求項３に係る発明の貯湯式給湯シ
ステムによれば、湯張り時刻特定手段によって特定され
る時刻から、その特定時刻に浴槽内に供給する必要量の
湯を得るのに要する貯湯時間だけ逆算した時刻に高温モ
ードの温度の湯による貯湯を開始し、特定時刻に湯張り
を行うから、湯張りに必要な量の湯を貯湯する時刻と、
湯張りを行う時刻との時間間隔を極力短くでき、放熱量
を最小限に抑えることができ、湯張りのための貯湯を経
済的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る貯湯式給湯システムの実施例を示
すシステム構成図である。

【図２】第１実施例のブロック図である。

【図３】第２実施例のブロック図である。

【符号の説明】

１…熱電併給装置（排熱発生装置） ２…貯湯タンク ４…循環配管 ５…熱交換器 ７…排熱回収用循環配管 ９…浴槽 １１…三方弁（流路切り換え手段） １２…分岐配管 １３…湯温センサ １４…圧力センサ（湯張り検出手段） １６…湯温設定手段 １８…流路切り換え制御手段 １９…必要湯量貯湯手段 ２０…低温貯湯制御手段 ２１…予約タイマ（湯張り時刻特定手段） ３１…高温貯湯開始時刻算出手段 ３２…高温貯湯開始時刻判別手段 ３３…低温貯湯制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栢原 義孝 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内 (72)発明者 滝本 桂嗣 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排熱を発生する排熱発生装置と、 循環配管を付設して貯湯を行う貯湯タンクと、 前記循環配管に設けられる熱交換器と、 前記排熱発生装置と前記熱交換器とにわたって接続され
   て排熱回収熱媒を循環することにより前記排熱発生装置
   からの排熱を前記循環配管を流れる水に伝熱回収する排
   熱回収用循環配管と、 前記貯湯タンクに接続されて前記貯湯タンク内の湯を取
   り出して浴槽に供給する給湯配管とを備えた貯湯式給湯
   システムであって、 前記熱交換器を経た湯の温度を測定する湯温センサと、 低温モードの温度とそれよりも高温の高温モードの温度
   とを設定する湯温設定手段と、 前記浴槽内への湯張りを行う時刻を特定する湯張り時刻
   特定手段と、 前記湯張り時刻特定手段によって特定される時刻に、前
   記湯温設定手段による設定温度を高温モードの温度に設
   定した状態で前記浴槽内に供給する必要量の湯を得る必
   要湯量貯湯手段と、 前記湯張り時刻特定手段によって特定される時刻に、前
   記浴槽内に必要量の湯が供給されたことを検出して湯張
   り完了信号を出力する湯張り検出手段と、 前記湯張り完了信号に応答して前記湯温設定手段による
   設定温度を低温モードの温度に切り換え、前記湯温セン
   サで測定される温度が低温モードの温度よりも高くなっ
   たときに前記熱交換器を経た湯を前記貯湯タンクに貯湯
   する低温貯湯制御手段とを備えたことを特徴とする貯湯
   式給湯システム。
2. 【請求項２】請求項１に記載の貯湯式給湯システムにお
   いて、 貯湯タンクが、下部から取り出して上部から供給する循
   環配管を付設して温度成層を形成する状態で貯湯を行う
   ものであり、 前記循環配管の熱交換器と前記貯湯タンクとの間の箇所
   と前記貯湯タンクの下方箇所とにわたって接続される分
   岐配管と、 前記熱交換器を経た湯を前記貯湯タンクの上部に供給す
   る貯湯状態と前記分岐配管に供給する非貯湯状態とに切
   り換える流路切り換え手段と、 湯温センサで測定される湯の温度と湯温設定手段で設定
   された温度とを比較して、測定される湯の温度が設定温
   度よりも低いときには前記流路切り換え手段を非貯湯状
   態に、設定温度よりも高くなったときには前記流路切り
   換え手段を貯湯状態にそれぞれ切り換える流路切り換え
   制御手段とを備えてある貯湯式給湯システム。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の貯湯式給湯シス
   テムにおいて、 必要湯量貯湯手段が、 湯張り時刻特定手段によって特定される時刻に基づい
   て、その特定時刻に浴槽内に供給する必要量の湯を得る
   ために貯湯を開始する時刻を求める高温貯湯開始時刻算
   出手段と、 前記高温貯湯開始時刻算出手段によって求められた時刻
   になったかどうかを検出し、高温貯湯開始時刻になった
   ことの検出に応答して高温貯湯開始信号を出力する高温
   貯湯開始時刻判別手段と、 前記高温貯湯開始時刻判別手段からの高温貯湯開始信号
   に応答して前記湯温設定手段による設定温度を高温モー
   ドの温度に切り換え、湯温センサで測定される温度が高
   温モードの温度よりも高くなったときにのみ前記熱交換
   器を経た湯を前記貯湯タンクに貯湯する高温貯湯制御手
   段とから構成されたものである貯湯式給湯システム。