JP2007205698A - 給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】据付けが容易で、大容量の給湯ができ、省エネルギー性に優れた給湯システムを提供する。
【解決手段】本給湯システムは、ヒートポンプ式給湯装置を備えた熱源機２と、熱源機２の水熱交換器２ｂで生成した湯を供給して貯留する密閉型タンク３と、密閉型タンク３から供給される湯を貯留する開放型タンク５と、開放型タンク５より給湯ポンプ６で湯を供給される給湯管路７に接続され給湯栓８と循環ポンプ９が設けられた給湯用循環路１０と、給湯用循環路１０に介在され、循環路１０に滞留する湯を所定の温度以上に保持するためのヒートポンプ式給湯装置を用いた再加熱装置１１とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は例えば病院、老人福祉施設、ホテルなどの比較的多量の湯を使用する大容量給湯システムに係り、特に開放型貯湯タンクから給湯栓を備えた給湯循環管路に湯を供給し、循環管路からいつでも所定温度の湯の供給が可能な給湯システムに関する。

従来、ファミリーレストラン、老人福祉施設あるいはビジネスホテルなど大量に湯を使用する業態に使用される給湯システムとして、多数の熱源機と密閉型タンクを組み合わせたヒートポンプ給湯機が提案されている。

図８に示すように、従来の給湯システム３１は多数のヒートポンプ式給湯装置を備えた熱源機３２と密閉型タンク３３を並列に組み合わせ、熱源機３２で生成した湯を直接給湯栓３５から給湯している。又は、開放型タンク３４を介して給湯栓３５から給湯している。

しかし、従来の給湯システムでは、（１）密閉型タンクを多数使用するため大きな据付スペースが必要であり、（２）密閉型タンクを使用しているため、屋上に設置し階下への給湯が困難、給水回路を断水時に使用すると密閉タンクが破壊するおそれがあり、設置可能な階下寸法は５ｍまで、本格階下給湯のためには別個に開放型タンク３４が必要となるため、多くのシャワー等が一斉に使用する施設等では瞬間出湯量が不足し、さらに、大容量システムとしての価格が高くなる問題がある。

なお、特許文献１の図４には多数の熱源機を取り付けた密閉型タンクと電気ヒータを取り付けた開放型タンクを直列に組み合わせた給湯システムが提案されている。

しかしながら、この開放型タンクは、給水栓が接続される給湯配管と使用されなかった湯を戻す返湯配管が接続された構成であり、密閉型タンクからタンク内に供給される湯を常に所定の温度に保持するため、常にヒータで加熱しなければならず、開放型タンクの構成が複雑化し、据付け性、メンテナンス性が悪く、ヒータを使用するため省エネルギー性に問題があった。
特開平６−１８０９２号公報

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、据付けが容易で、大容量の給湯ができ、省エネルギー性に優れた給湯システムを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る給湯システムは、ヒートポンプ式給湯装置の水熱交換器で湯を生成し供給する熱源機と、この熱源機の水熱交換ユニットと水配管を介して接続し、水熱交換器で生成した湯を供給して貯留する密閉型タンクと、この密閉型タンクと水配管を介して接続し密閉型タンクから供給される湯を貯留する開放型タンクと、この開放型タンクに一端が接続され給湯ポンプにより開放型タンクの湯を供給する給湯管路と、この給湯管路に接続され給湯栓と循環ポンプが設けられた給湯用循環路と、この給湯用循環路に介在され、循環路に滞留する湯を所定の温度以上に保持するためのヒートポンプ式給湯装置を用いた再加熱装置とを備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る給湯システムは、ヒートポンプ式給湯装置の水熱交換器で湯を生成し供給する複数台の熱源機と、この各熱源機の水熱交換ユニットが並列接続されるように水配管を介して接続し、これら水熱交換器で生成した湯を供給して貯留する密閉型タンクと、この密閉型タンクと水配管を介して接続し密閉型タンクから供給される湯を貯留する開放型タンクと、この開放型タンクに一端が接続され供給ポンプにより開放型タンクの湯を供給する給湯管路と、この給湯管路に接続され給湯栓と循環ポンプが設けられた給湯用循環路と、この給湯用循環路に介在され、循環路に滞留する湯を所定の温度以上に保持するためのヒートポンプ式給湯装置を用いた再加熱装置とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る給湯システムによれば、据付けが容易で、大容量の給湯ができ、省エネルギー性に優れた給湯システムを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る給湯システムについて添付図面を参照して説明する。

図１は本第１実施形態に係る給湯システムの概念図であり、図２はこの給湯システムに用いられる熱源機２の概念図である。

図１及び図２に示すように、本第１実施形態の給湯システム１は、湯を生成するヒートポンプ式給湯装置を備えた複数台の熱源機２と、これらの熱源機２の湯供給管路が並列になるように給湯管路１３を介して接続され、熱源機２に設けた水熱交換器２ｂで熱交換して生成した湯を供給して貯留する密閉型タンク３と、この密閉型タンク３と給湯管路４を介して接続し密閉型タンク３から供給される湯を蓄積して貯留する開放型タンク５と、この開放型タンク５に一端が接続され給湯ポンプ６により開放型タンク５の湯を供給する給湯管路７と、この給湯管路７に接続された多数の給湯栓８と循環ポンプ９が設けられた給湯用循環路１０と、この給湯用循環路１０に介在され、この循環路１０に滞留する湯を所定の温度以上に保持するためのヒートポンプ式給湯装置を用いた再加熱装置１１を備えている。

熱源機２に組み込まれる給湯装置は、３相２００Ｖで運転され、圧縮機２ａ、水熱交換器２ｂ、減圧機構２ｃ、熱源側熱交換器２ｄを備え、水熱交換器２ｂは入口側が密閉型タンク３に接続される給水管路１２と３方弁２ｅ、ポンプ２ｆ、を介して接続されるとともに、出口側が密閉型タンク３に接続される給湯管路１３と３方弁２ｇを介して接続される。なお、夫々の３方弁２ｅと３方弁２ｇは通常上記接続状態が連通されるように設定される。また、この密閉型タンク３は、この給湯システム１への水供給を行なうため、水源としての受水槽１５からの給水導入路１４と接続している。

図３に示すように、密閉型タンク３には４個の水配管接続口が接続される。即ち、給水導入路１４に減圧弁１４ａを介して連通し本給湯システムへ給水するための冷水供給口３ａ、密閉型タンク３から各熱源機２への冷水供給口３ｂ、各熱源機２から密閉型タンク３への温水供給口３ｃ、密閉型タンク３から開放型タンク５への温水供給口３ｄを備える。

また、密閉型タンク３には複数例えば５個の温度センサＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５を深さ方向に所定間隔で設け、この温度センサＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５からの温度情報に基づき密閉タンク３内の湯温度と貯湯量を算出し、貯湯量に応じて流量調整弁１３ａをコントロールして、開放型タンク５への温水供給量を調整する。

図１に示すように、密閉タンク３から給湯管路４を介して湯が送られる開放型タンク５には、図示しないが開放型タンク５の湯温度及び貯湯量を検知する貯湯量センサが設けられている。

また、給湯ポンプ６により開放型タンク５の湯を供給する給湯管路７に接続された多数の給湯栓８は、ホテルや、病院などの一フロア単位で、配設される温水蛇口や、浴槽への給湯栓などであり、これらの給水栓が環状に配管された給湯用循環路１０に取り付けられている。この給湯用循環路１０に、開放型タンク５の湯が供給され、給湯栓が使用されない状態では、供給された湯が滞留した状態で存在する事となる。そのため、時間経過と共に、温度が低下してしまい、いざ、使用するときには、開放型タンク５からの高温の湯が供給されるまで、温度の高い湯が出ないと言った不具合が生じるが、この給湯用循環路１０には、循環ポンプ９とヒートポンプ式給湯装置を用いた再加熱装置１１が介在し、この給湯用循環路１０内の湯温度を検知し、温度が所定温度より低下した場合、循環ポンプ９を運転するとともに再加熱装置１１により再加熱するように制御される。この為、この給湯用循環路１０内は、常に必要とする湯温度を維持した状態にすることが出来、給水栓から瞬時に湯を供給することが出来る。

さらに、密閉型タンク３の近傍に本給湯システム全体をコントロールするシステムコントローラ１６を設け、密閉型タンク３とシステムコントローラ１６は、筐体内に収納され、タンクユニット１７を構成する。

上記システムコントローラ１６は、熱源機、タンクユニット、開放型貯湯タンクなどの制御機器とＢＵＳ接続の通信線で接続され、かつ操作スイッチを備え給湯システム全体をコントロールする。

なお、再加熱装置１１に組み込まれるヒートポンプ式給湯装置は、熱源機２の給湯装置と同様に通常のもので、制御手段を有し、いずれも図示しない圧縮機、水熱交換器、減圧機構、熱源側熱交換器を備える。

次に本第１実施形態の給湯システムの沸き上げ運転について説明する。

出湯温度設定６５℃の場合を例にとり説明する。

図３及び図４に示すように、システムコントローラ１６により、各熱源機２に運転指令を発する。このとき流量調整弁１３ａは閉成状態にある。

図５に示す通常運転状態にある熱源機２に、密閉型タンク３から、給水管路１２、３方弁２ｅ、ポンプ２ｆを介して水熱交換器２ｂに給水されて加熱され、３方弁２ｇ、給湯管路１３を介して沸き上げられた湯が密閉型タンク３に供給される。

なお、図６に示す除霜運転状態では、３方弁２ｅ、３方弁２ｇを切換え、給湯装置を逆サイクルとして熱源側熱交換器２ｄを凝縮器、水熱交換器２ｂを蒸発器として作用させる構成とし、この熱源機２に密閉型タンク３からの湯を、給湯管路１３、３方弁２ｇ、ポンプ２ｆを介して給湯させることで、水熱交換器２ｂを湯で加熱して熱源側熱交換器２ｄの除霜を促進し、３方弁２ｅ、給水管路１２を介して、温度低下した湯を密閉型タンク３に戻す。この場合、密閉タンク３内の湯が、使用されるが、除霜は比較的短時間で終了するため、給湯システム全体としては、支障を来さない。

一方、システムコントローラ１６は、温度センサＴ３の温度がＴ３≧６５℃にて、流量調整弁１３ａを一定開度に開き、また、温度センサＴ４の温度がＴ４≧６５℃にて、流量調整弁１３ａを開く方向に移動させ、温度センサＴ４の温度がＴ２＜６５℃にて、流量調整弁１３ａを閉じる方向に移動させ、さらに、温度センサＴ５の温度がＴ５≧６５℃にて、流量調整弁１３ａを全開し、また、温度センサＴ１の温度がＴ１≦６５℃にて、流量調整弁１３ａを全閉する。

このような動作により、基本的には、Ｔ２〜Ｔ４の位置に常時６５℃の湯があるように流量調整弁１３ａの開度を調整し、熱源機２で沸き上げた湯を全て開放型タンク５に供給し、密閉型タンク３に供給された温水と同量の温水を開放型タンク５に供給することができる。

この開放型タンク５に供給された湯は、給湯栓８を開放しての給湯要求により、給湯ポンプ６、給湯用循環路１０を介して給湯栓８から供給される。

また、給湯が終了し次の給湯要求があるまで、給湯用循環路１０に湯が滞留し、湯が所定の温度より低くなると、システムコントローラ１６を介して再加熱装置１１を作動させて加熱し、所定の温度以上に保つ。

上記のように熱源機２で沸き上げた湯は、密閉型タンク３に供給されて、この密閉型タンク３内に湯を貯留し、密閉型タンク３内で所定温度以上の湯が貯えられたところで、開放型タンク５に供給され、この開放型タンク５に湯を貯留するようにしたため、熱源機２は大容量のものでなくても、システムの容量に応じて複数台を並列接続することでシステム対応が可能となる。このため、標準化された熱源機を使用して、集合住宅などの比較的小規模のシステムからホテル、病院、工場などの大規模の給湯システムまで、幅の広い容量のシステムを構成させることが可能となる。

また、貯湯タンクが開放形であるため、ビルの屋上などへの設置が容易で、安全性も高く、各階への給湯も容易に行なえ、各階は循環路を構成させた配管に蛇口、浴槽などの給水栓を接続することで給湯を行なうことができる。また、循環路に送られた湯は、ヒートポンプ式給湯装置を用いた再加熱装置により常に所定の温度以上に保持され、給水栓から出る湯を直ちに所望の高温度にすることができる。さらに、熱源機がヒートポンプ式給湯装置を使用しているので、省エネ性に優れている。

本実施形態の給湯システムによれば、据付けが容易で、大容量の給湯ができ、省エネルギー性に優れた給湯システムが実現される。

また、本第２実施形態に係る給湯システムについて説明する。

本第２実施形態は、第１実施形態が並列に設けた複数の熱源機を１個の密閉型タンクを接続するのに対して、各熱源機に対応して密閉型タンクを各々接続する。

例えば、図７に示すように、本第２実施形態の給湯ユニット２１は、複数の熱源機２を複数の密閉型タンク２２に各々接続する。

これにより、熱源機と密閉型タンクが組み合わされたヒートポンプ給湯器を複数台連結して、開放型タンクに湯を供給するため、大容量タンクの給湯機と小容量タンクの給湯機を組み合わせるなど容量の異なるヒートポンプ給湯機を組み合わせて大容量の給湯システムを構成させることができ、需要に合わせた、より細やかな容量のシステム設定が可能となる。

なお、他の構成は図１に示す給湯ユニットと異ならないので、同一符号を付して説明は省略する。

本発明の第１実施形態に係る給湯システムの概念図。 本発明の第１実施形態に係る給湯システムに用いられる熱源機の概念図。 本発明の第１実施形態に係る給湯システムに用いられる密閉型タンクの概念図。 本発明の第１実施形態に係る給湯システムの動作状態を説明する概念図。 本発明の第１実施形態に係る給湯システムに用いられる熱源機の通常運転時の概念図。 本発明の第１実施形態に係る給湯システムに用いられる熱源機の除霜運転時の概念図。 本発明の第２実施形態に係る給湯システムの概念図。 従来の給湯システムの概念図。

符号の説明

１…給湯システム、２…熱源機、２ｂ…水熱交換器、３…密閉型タンク、４…給湯管路、５…開放型タンク、６…給湯ポンプ、７…給湯管路、８…給湯栓、９…循環ポンプ、１０…給湯用循環路、１１…再加熱装置、１２…給水管路、１３…給湯管路、１３ａ…流量調整弁、１４…給水導入路、１４ａ…減圧弁、１５…受水槽、１６…システムコントローラ、１７…貯湯量センシング制御手段。

Claims (3)

1. ヒートポンプ式給湯装置の水熱交換器で湯を生成し供給する熱源機と、
   この熱源機の水熱交換ユニットと水配管を介して接続し、水熱交換器で生成した湯を供給して貯留する密閉型タンクと、
   この密閉型タンクと水配管を介して接続し密閉型タンクから供給される湯を貯留する開放型タンクと、
   この開放型タンクに一端が接続され給湯ポンプにより開放型タンクの湯を供給する給湯管路と、
   この給湯管路に接続され給湯栓と循環ポンプが設けられた給湯用循環路と、
   この給湯用循環路に介在され、循環路に滞留する湯を所定の温度以上に保持するためのヒートポンプ式給湯装置を用いた再加熱装置と
   を備えたことを特徴とする給湯システム。
2. ヒートポンプ式給湯装置の水熱交換器で湯を生成し供給する複数台の熱源機と、
   この各熱源機の水熱交換ユニットが並列接続されるように水配管を介して接続し、これら水熱交換器で生成した湯を供給して貯留する密閉型タンクと、
   この密閉型タンクと水配管を介して接続し密閉型タンクから供給される湯を貯留する開放型タンクと、
   この開放型タンクに一端が接続され供給ポンプにより開放型タンクの湯を供給する給湯管路と、
   この給湯管路に接続され給湯栓と循環ポンプが設けられた給湯用循環路と、
   この給湯用循環路に介在され、循環路に滞留する湯を所定の温度以上に保持するためのヒートポンプ式給湯装置を用いた再加熱装置と
   を備えた給湯システム。
3. 上記密閉式タンクを筐体に収納したタンクユニットを構成し、
   上記タンクユニットは、
   前記密閉タンクに接続する、密閉タンクへの冷水供給口、各熱源機への冷水供給口、各熱源機からの温水供給口、及び開放型タンクへの温水供給口からなる４つの水配管接続口と、
   密閉タンク内の湯温度及び貯湯量を測定する複数の温度センサと、
   開放型タンクへの温水供給口に接続される水配管に設けられ、上記温度センサの温度情報に基づき開放型タンクへの温水供給量を調整する流量調整弁と、
   熱源機、タンクユニット、開放型貯湯タンクなどの制御機器と接続され給湯システム全体をコントロールするシステムコントローラと
   を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯システム。

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