JP2002286290A - 温水供給システム - Google Patents

温水供給システム

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JP2002286290A
JP2002286290A JP2001085875A JP2001085875A JP2002286290A JP 2002286290 A JP2002286290 A JP 2002286290A JP 2001085875 A JP2001085875 A JP 2001085875A JP 2001085875 A JP2001085875 A JP 2001085875A JP 2002286290 A JP2002286290 A JP 2002286290A
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Japan
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hot water
water
water storage
hot
water supply
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JP2001085875A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Okano
浩史 岡野
Katsuhisa Tsuchiya
勝久 土屋
Hiroshi Mizukoshi
宏 水越
Takeshi Takagi
健 高木
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Toto Ltd
Original Assignee
Toto Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0065Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0086Partitions
    • F28D2020/0095Partitions movable or floating

Landscapes

  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 貯湯タイプの電気温水器は利用の多い少ない
に係わらず、必ず満杯状態である必要があり無駄であっ
た。さらに、タンクに水を導入しながら給水圧力で給湯
するためどうしても利用中に貯湯タンク内の温度が下が
り、快適な給湯を貯湯タンク量全てにわたって維持する
ことは不可能であった。 【解決手段】 お湯を作り保温するための貯湯タンク
と、貯湯タンク内に設置され貯湯タンクを二分する移動
可能な断熱板を設けて貯湯部と貯水部を分離し、給湯時
に貯水部へ給水することにより給湯時の湯温の低下をな
くした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は温水供給システムに
関する。
【0002】
【従来の技術】我々はお風呂や洗面など生活のあらゆる
場面で給湯装置を利用しており、給湯器は、家庭、オフ
ィス、工場を問わず我々の日常生活において必需品とな
っている。この給湯器は、利用するエネルギーによって
大きく電気、ガス、石油の3つに分類される。この中で
電気を利用した温水製造器は、石油やガスを利用した物
よりも安全で、かつ深夜電力を利用することによりラン
ニングコストも安く抑えることが出来るため注目されて
いる。さらに電気温水器は、電気さえあれば設置可能と
いう施工面でのメリットや小型化に向いているという特
徴も併せ持つため、例えば家庭内の洗面所やキッチンシ
ンクの下などに設置して無駄な配水管をなくすことによ
り、給湯と同時にお湯がでてくる給湯システムの実現も
容易である。この様なシステムはガスや石油給湯器のよ
うに、“集中給湯”+“長い給湯配管を経由した給湯”
というシステムでは実現不可能である。このような背景
から電気温水器は広く利用されるようになり、基本動作
としては電気料金の安い深夜電力を利用してお湯を作
り、それを断熱効果のある貯湯タンクに蓄え、昼夜の利
用に備えるといったもので構成された。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気温
水器は貯湯タイプであり、かつ、あくまで水道圧を利用
した排水を行っているため貯湯タンクはその利用の多い
少ないに係わらず、必ず満杯状態である必要があり無駄
であった。さらに、満杯状態の貯湯タンクに水を導入し
ながら給水圧力で排水するためどうしても利用中に貯湯
タンク内の温度が下がり、快適な給湯を貯湯タンク量全
てにわたって維持することは不可能であった。また、給
湯時に温度が下がると言うことを考慮に入れ、実際の利
用よりもかなり高めの温度で貯湯しておかなければなら
ず、保温による無駄も大きかった。省エネという観点で
は、既存の電気温水器の中にも利用状況を学習し、利用
の少ないときには貯湯温度を下げ、利用の多いときに貯
湯温度を上げるというような省エネ運転を行っているも
のもあるが、貯湯タンクを常に満杯の状態で保温しなけ
ればならないという状態に変わりはなく、必ずしも大き
な省エネ効果を実現するものではなかった。
【課題を解決するための手段および作用・効果】
【0004】お湯を作り保温するための貯湯タンクと、
貯湯タンク内に設置され貯湯タンクを二分する移動可能
な断熱板と、分離された空間のいずれか一方に設置され
たヒーターと、前記分離された貯湯タンクそれぞれの空
間へ接続された二つの給水管と、前記二つの給水管に対
して排他的に給水を行うための給水選択バルブと、分離
された貯湯タンクそれぞれの空間にそれぞれ接続された
排水管とを有する貯湯型電気温水器において、分離され
た貯湯タンクにはそれぞれ湯・水が入っており、貯湯部
から接続される排水管は湯水混合栓の湯へ、貯水部から
接続される排水管は通水選択バルブで大元の水道管と合
流し湯水混合栓の水へとそれぞれ接続されていることを
特徴とする温水供給システム。こうした構成を採ること
により給湯時に貯湯タンク内で水とお湯が混ざることが
無く、貯湯タンクを有効に利用できると共に貯湯温度を
実際の利用温度に近づけた形の低い設定が可能で保温に
よるエネルギーロスを最小限に食い止めることも可能と
なる。
【0005】請求項2の発明においては、貯湯部からの
排水管及び貯水部からの排水管にそれぞれ流量計を有
し、水側の流量計の値が0でなくかつ湯側の流量計の値
が0の時に給水選択バルブを貯湯部側に、通水選択バル
ブを貯水部側にそれぞれ流路を設定する。こうした制御
を行うことにより確実に流路の切替が可能となる。
【0006】請求項3の発明においては、貯湯部からの
排水管に流量計を有し、この湯側の流量計の値が0でな
い時には給水選択バルブを貯水部側に、通水選択バルブ
を大元の水道管側にそれぞれ流路を設定する。こうした
制御を行うことにより確実に流路の切替が可能となる。
【0007】請求項4の発明においては、移動可能な断
熱板の動作範囲を制限するためのストッパーと、前記ス
トッパーに断熱板が接触したことを検知するセンサとを
有し、前記センサが作動した場合には給水選択バルブの
向きを反転させるかまたは、通水選択バルブの流路を大
元の水道管側に変更する。こうした構成を採ることによ
り、万が一貯湯タンク内の水またはお湯が無くなった場
合でも、給水管から貯湯タンクを介して通水可能とな
る。
【0008】請求項5の発明においては、貯湯と貯水に
分離された貯湯タンクのうち貯水を行うタンク部に設置
された水抜きバルブと、貯湯量を測定する貯湯量測定手
段とを有し、貯湯量がある一定レベルまで下がったとき
水抜きバルブを開放かつ給水選択バルブをお湯側に流路
設定し、貯湯量を増加させる。こうすることにより、混
合栓利用による貯湯量増加だけではなく、必要に応じて
貯湯量の増加を行うことが可能となる。
【0009】請求項6の発明においては、利用状況を記
憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された利用状況
を所定単位毎に分類する分類手段とを有し、この分類手
段を利用することにより所定単位毎の利用状況を学習し
ておき、この学習結果に基づき必要な貯湯量を判断して
貯湯量を調節する。こうすることにより、実際の使用に
応じたきめ細かい貯湯量の制御が可能となり、実際の使
用に即した最適な省エネルギー運転が可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図1に示す。1
3は貯湯型電気温水器の中に設置された貯湯タンクで、
断熱板4によって二つのスペースに仕切られている。仕
切られた両側のスペースはお湯を蓄えるための貯湯部5
と水を蓄えるための貯水部から構成され、断熱板4が移
動することにより両側の容積が変化するようになってい
る。貯湯部5、貯湯部6にはストッパー3があり、断熱
板4はこの管を自由に移動できるが、これを越えて外側
に移動することは出来ないようになっている。9は湯水
混合栓で、お湯と水を調合して排出することの出来るご
く一般的な物である。
【0011】2は給水選択バルブで給水管1を貯湯タン
ク13の貯湯部5に接続するか貯水部6に接続するかを
排他的に選択可能な流路変更バルブである。通水選択バ
ルブ12は給水選択バルブ2とは逆で、湯水混合栓9に
接続する上流側を貯水部6にするのか、給水管18にす
るのかを排他的に選択可能となっている。14、15は
それぞれ湯、水の流量を測るセンサであるが、機能とし
てはON・OFFのみ知ることが出来る物でよい。
【0012】16はポテンショメーターで、断熱板4の
貯湯タンク13内での位置を知ることが出来る。この方
法について説明する。ポテンショメーター16は、内部
に存在する図示しない抵抗が永久磁石17の位置によっ
てその値を変化させることによって永久磁石17の位置
を知る事が出来るという物である。断熱板4にも図示し
ない永久磁石が埋め込まれており、ポテンショメーター
16内の永久磁石17と吸引し合う。この結果断熱板4
が移動することによってポテンショメーター16内の永
久磁石17も移動し、ポテンショメーターの抵抗値を測
定することで断熱板4の位置をセンシングすることが出
来る。
【0013】この電気温水器には図示しない学習機能を
有する制御手段が設けられており、電気温水器の利用状
況を利用時刻と曜日でメモリーに記憶する。記憶された
情報は利用時刻と曜日によって分類処理される。この分
類処理された結果をもとに現在どのくらいの貯湯量が必
要かを判断する。ポテンショメーター16からの信号に
より現在どのくらいお湯が入っているかについてもこの
制御手段で常時把握されている。
【0014】次に実際の使用状況に応じてどの様な動作
をするかを各場合について説明する。まず湯水混合栓9
において水だけが開かれ、さらに前記学習機能により湯
量が十分であると判断された場合。この場合は通水選択
バルブ12が給水管18側に接続され、貯湯タンクを介
さずに通水が行われる。水だけが開かれ、前記学習機能
により湯量が不十分であると判断された場合は、通水選
択バルブ12が貯水部6側に接続、給水選択バルブ2が
貯湯部5側へ接続され、貯湯部6に給水して断熱板4を
貯水部6方向に押しやりながら排水管8を介して通水を
行う。
【0015】次に湯水混合栓9においてお湯だけが開か
れた場合、湯量センサ14と水量センサ15でこのこと
が検知され給水選択バルブ2が貯水部6側へ接続され
る。貯水部6へ流入した水は断熱板4を貯湯部5方向へ
押しやりながら排水管7を介して湯水混合栓9へ送られ
る。この場合通水選択バルブ12はどちらに接続されて
いても構わないが、給水管18側へ接続しておくのが望
ましい。
【0016】最後に湯水混合栓9においてお湯と水が同
時に開かれた場合、湯量センサ14と水量センサ15で
このことが検知され給水選択バルブ2が貯水部6側へ、
通水選択バルブ12が給水管18側へ接続される。この
接続により、貯水部6へ流入した水により断熱板4が貯
湯部5方向へ押しやられ、排水管7からお湯が排出され
湯水混合栓9へ送られる。水については水だけの場合同
様給水管18から直接湯水混合栓9へ送られる。
【0017】以上が通常の場合の給水に関する例であ
る。次に特殊な場合について述べる。まず、貯湯部5、
貯水部6が極端にその容積を減らして(増やして)しま
った場合。これは断熱板4ストッパー3に接触してしま
った場合、ポテンショメーター16により必要以上に容
量が減ったと判断された場合、学習機能により必要以上
に貯湯量を増やしたくない場合などが考えられる。この
ような状況が発生した時点で給水のみが行われている場
合は給水選択バルブ2を貯水部6側へ切り替えるかもし
くは通水選択バルブ12を給水管18側へ切り替える。
給水と給湯、もしくは給湯のみの場合に関しては給水選
択バルブ2を貯湯部5側へ切替える。当然お湯は出なく
なるが、給水自体に不具合が出ることを未然に防止す
る。
【0018】通水によって思うように貯湯量が増えない
場合や、学習機能によりお湯の使用量が多くなる時間帯
に突入した場合など、通水を行っていないときに貯湯量
を増やしたいようなことも考えられる。このような場合
は給水選択バルブ2を貯湯部5側へ接続して水抜きバル
ブ20を開き排水管19か貯水部6の水を抜く。こうす
ることにより水が貯湯部5へ流入し貯湯量が増加する。
この動作は学習機能を有する制御部によって制御されて
おり、必要貯湯量に達した段階で水抜きバルブが閉とな
り、貯湯量の増加がストップする。
【0019】本発明の目的らは少し外れるが、常時貯湯
量を多く取っておきたいような場合には、貯水部6にヒ
ーターを導入して貯湯部とし、断熱壁4で隔てられた二
つの貯湯部を持つ電気温水器としても良い。この場合当
然のことながら湯量の調節は出来なくなるが、お湯の利
用時に水が流入しないという特徴は保てるため、必要最
小限の湯温での貯湯が可能となり、省エネを実現可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の温水供給システムの配管図
【符号の説明】
1、18 給水管 2 給水選択バルブ 3 ストッパー 4 断熱板 5 貯湯部 6 貯水部 7 排水管(お湯側) 8 排水管(水側) 9 湯水混合栓 10 湯水混合栓への給湯管 11 湯水混合栓への給水管 12 通水選択バルブ 13 貯湯タンク 14 湯側の流量計 15 水側の流量計 16 ポテンショメーター 17 永久磁石 19 排水管 20 水抜きバルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 健 福岡県北九州市小倉北区中島2丁目1番1 号 東陶機器株式会社内 Fターム(参考) 3L025 AD05

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 お湯を作り保温するための貯湯タンク
    と、貯湯タンク内に設置され貯湯タンクを二分する移動
    可能な断熱板と、分離された空間のいずれか一方に設置
    されたヒーターと、前記分離された貯湯タンクそれぞれ
    の空間へ接続された二つの給水管と、前記二つの給水管
    に対して排他的に給水を行うための給水選択バルブと、
    分離された貯湯タンクそれぞれの空間にそれぞれ接続さ
    れた排水管とを有する貯湯型電気温水器において、分離
    された貯湯タンクにはそれぞれ湯・水が入っており、貯
    湯部から接続される排水管は湯水混合栓の湯へ、貯水部
    から接続される排水管は通水選択バルブで大元の水道管
    と合流し湯水混合栓の水へとそれぞれ接続されているこ
    とを特徴とする温水供給システム。
  2. 【請求項2】 貯湯部からの排水管及び貯水部からの排
    水管にそれぞれ流量計を有し、水側の流量計の値が0で
    なくかつ湯側の流量計の値が0の時に給水選択バルブを
    貯湯部側に、通水選択バルブを貯水部側にそれぞれ流路
    を設定することを特徴とする請求項1記載のの温水供給
    システム。
  3. 【請求項3】 貯湯部からの排水管に流量計を有し、こ
    の湯側の流量計の値が0でない時には給水選択バルブを
    貯水部側に、通水選択バルブを給水管側にそれぞれ流路
    を設定することを特徴とする請求項1または請求項2記
    載の温水供給システム。
  4. 【請求項4】 移動可能な断熱板の動作範囲を制限する
    ためのストッパーと、前記ストッパーに断熱板が接触し
    たことを検知するセンサとを有し、前記センサが作動し
    た場合には給水選択バルブの向きを反転させるかまた
    は、通水選択バルブの流路を大元の水道管側に変更する
    事を特徴とする請求項1〜請求項3何れか記載の温水供
    給システム。
  5. 【請求項5】 貯湯と貯水に分離された貯湯タンクのう
    ち貯水を行うタンク部に設置された水抜きバルブと、貯
    湯量を測定する貯湯量測定手段とを有し、貯湯量がある
    一定レベルまで下がったとき水抜きバルブを開放かつ給
    水選択バルブをお湯側に流路設定し、貯湯量を増加させ
    ることを特徴とする請求項1〜請求項4何れか記載の温
    水供給システム。
  6. 【請求項6】 利用状況を記憶する記憶手段と、この記
    憶手段に記憶された利用状況を所定単位毎に分類する分
    類手段とを有し、この分類手段を利用することにより所
    定単位毎の利用状況を学習しておき、この学習結果に基
    づき必要な貯湯量を判断して貯湯量を調節することを特
    徴とする請求項1〜請求項5何れか記載の温水供給シス
    テム。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6907923B2 (en) * 2003-01-13 2005-06-21 Carrier Corporation Storage tank for hot water systems
CN115727386A (zh) * 2022-11-28 2023-03-03 中国电力工程顾问集团有限公司 一种固体显热蓄热调峰供热系统及需求响应调控方法

Cited By (3)

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