JP2009186024A - 貯湯式給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】高温水及び中温水を適宜に給湯する貯湯式給湯システムにおいて、貯湯タンクの中温層から中温水を出湯できる頻度を向上する。
【解決手段】貯湯式給湯システム１０は、高温水と中温水を共に貯湯する中高温水貯湯タンク１１と、高温水を貯湯する高温水貯湯タンク１２と、熱源機１３と、高温水の給湯元を中高温水貯湯タンク１１と高温水貯湯タンク１２とで切り替える切替弁１６ｃと、切替弁１６ｃを制御する制御部１４とを備える。制御部１４は、高温水を給湯するとき、中高温水貯湯タンク１１よりも高温水貯湯タンク１２からの出湯を優先するように切替弁１６ｃを制御する。これにより、中高温水貯湯タンク１１の中温層から中温水が出湯できる頻度を向上してエネルギー効率を高めることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高温水及び中温水を適宜に給湯することができる貯湯式給湯システムに関する。

従来から、ヒートポンプ等の熱源機により水を湯（温水）に沸き上げて貯湯タンクに貯湯し、貯湯した湯をカランや食洗機等の湯使用端末に給湯する貯湯式給湯システムがある。貯湯タンク内の湯の温度は、タンクの上層部が最も高温で、中層部ではそれよりも低温で、下層部では最も低温になり、上層部から高温水を貯湯タンクから出湯して給水管からの水と混合し、所定温度にして湯使用端末へ給湯している。貯湯タンクの上層部から出湯が行なわれると、貯湯タンクの下層部にその出湯分だけ水が供給される。ヒートポンプは、その沸き上げ温度が高くなるほど効率が低下するという特性を持つため、中温水を給湯する場合、高温に沸き上げた高温水を水と混合して中温に下げて給湯すると、給湯システムの総合的なエネルギー効率が低くなる。そこで、中温水給湯のエネルギー効率を高めるため、高温水を貯湯タンクの上層部に、中温水を貯湯タンクの中層部に貯湯するとともに、貯湯タンクの中層部から中温水を出湯して給湯する貯湯式給湯システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

従来の貯湯式給湯システムを図面を参照して説明する。図３において、従来の貯湯式給湯システム１００は、高温水と中温水を共に貯湯する中高温水貯湯タンク１１１と、高温水を貯湯する高温水貯湯タンク１１２と、中高温水貯湯タンク１１１及び高温水貯湯タンク１１２の温水を沸き上げる熱源機１１３とを備える。中高温水貯湯タンク１１１は、上から順に高温層、中温層、低温層が内部の温水に形成され、中温水を出湯するために中温水取出口１１１ａが中層部に設けられている。高温水を給湯するとき、切替弁１１６によって、中高温水貯湯タンク１１１の高温水と高温水貯湯タンク１１２の高温水とを均等に出湯するように切り替えて給湯する（図３に太線で示す送湯経路を参照）。中高温水貯湯タンク１１１からも高温水を出湯するため、図４に示すように、中高温水貯湯タンク１１１の中の低温層が上昇し、中温水を給湯するときに、中温水取出口１１１ａに中温層がない状態となって、中温層に貯湯された中温水を出湯することができず、高温水と水を混合して給湯する頻度が高く（図４に太線で示す送湯経路を参照）、エネルギー効率が低下していた。
特開昭６０−２６９号公報

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、貯湯タンクに設けられた中温水取出口に中温層がある状態の維持を図り、中温水取出口から中温水を出湯できる頻度を向上することにより、エネルギー効率の高い貯湯式給湯システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、高温水と中温水を共に貯湯する中高温水貯湯タンクと、高温水を貯湯する高温水貯湯タンクと、前記中高温水貯湯タンク及び前記高温水貯湯タンクの温水を沸き上げる熱源機と、を備え、貯湯した高温水と中温水を給湯する貯湯式給湯システムにおいて、高温水の給湯元を前記中高温水貯湯タンクからの出湯と前記高温水貯湯タンクからの出湯とで切り替える切替弁と、前記切替弁を制御する制御部と、をさらに備え、前記制御部は、高温水を給湯するとき、前記中高温水貯湯タンクよりも前記高温水貯湯タンクからの出湯を優先するように前記切替弁を制御するものである。

請求項１に記載の発明によれば、高温水を給湯するとき、中高温水貯湯タンクよりも高温水貯湯タンクからの出湯を優先するので、中温水貯湯タンクに設けられた中温水取出口に中温層がある状態の維持が図られ、中温水を給湯するとき、中温水取出口から中温水が出湯できる頻度を向上してエネルギー効率を高めることができる。

以下、本発明の一実施形態に係る貯湯式給湯システム（以下、給湯システムという）について図面を参照して説明する。図１において、給湯システム１０は、高温水と中温水を共に貯湯する中高温水貯湯タンク１１と、高温水を貯湯する高温水貯湯タンク１２と、中高温水貯湯タンク１１及び高温水貯湯タンク１２の湯を沸き上げる熱源機１３とを備え、貯湯した高温水と中温水を給湯する。中高温水貯湯タンク１１及び高温水貯湯タンク１２は、各下層部においてそれぞれ給水管５０ａ及び給水管５０ｂと繋がり、給水を受ける。熱源機１３は、中高温水貯湯タンク１１及び高温水貯湯タンク１２の下層部とそれぞれ配管５１ａ及び配管５１ｂによって繋がっており、内蔵する送湯ポンプ１３Ｐによって下層部の低温水を吸引して加熱する。熱源機１３の湯取り出し口は、配管５１ｃにより、切替弁１６ａに繋がっている。切替弁１６ａは、熱源機１３からの送湯先を中高温水貯湯タンク１１の中層部に繋がる配管５１ｄと、切替弁１６ｂに繋がる配管５１ｅに切り替える。切替弁１６ｂは、熱源機１３からの送湯先を中高温水貯湯タンク１１の上層部と高温水貯湯タンク１２の上層部とに切り替える。切替弁１６ｃが中高温水貯湯タンク１１の上層部からの配管５１ｇと高温水貯湯タンク１２の上層部からの配管５１ｆに繋がっており、高温水の給湯元を中高温水貯湯タンク１１からの出湯と高温水貯湯タンク１２からの出湯とで切り替えて高温水出湯配管５２ａに送湯する。高温水出湯配管５２ａは、高温給湯口に繋がっている。

中高温水貯湯タンク１１の中層部には、中温水取出口１１ａが設けられており、中温水取出口１１ａに中温水出湯配管５２ｂが接続されている。中温水出湯配管５２ｂは、切替弁１６ｄに繋がっている。切替弁１６ｄは、高温水出湯配管５２ａから分岐した配管５１ｈとも繋がっており、中高温水と高温水とを切り替えて混合弁１７に送湯する。混合弁１７は、切替弁１６ｄからの配管と、給水管５０ｃとに繋がっており、切替弁１６ｄからの温水（湯）と給水管５０ｃからの低温水（水）とを混合して中温給湯口に給湯する（混合給湯）。

さらに、給湯システム１０は、ＣＰＵ又はリレー回路等からなる制御部１４を備えており、制御部１４は、熱源機１３及び切替弁１６ａ乃至１６ｄの制御を含む給湯システム１０全体の制御を行う。

次に、上記のように構成された給湯システム１０の動作について説明する。高温水を給湯するときは、制御部１４は、中高温水貯湯タンク１１よりも高温水貯湯タンク１２からの出湯を優先するように切替弁１６ｃを制御する（図１に太線で示す送湯経路を参照）。高温水貯湯タンク１２に高温水があるかどうかが、例えば、高温水貯湯タンク１２の上層部に設けられた温度センサ（図示せず）によって検知される。制御部１４は、高温水貯湯タンク１２に高温水がある場合、切替弁１６ｃを高温水貯湯タンク１２側（配管５１ｆ側）に切り替える。高温給湯口が開栓されると、給水圧により、給水が給水管５０ｂから高温水貯湯タンク１２の下層部に入る。給水圧によって高温水貯湯タンク１２の上層部の高温水が配管５１ｆを通り、切替弁１６ｃを介して高温水出湯配管５２ａを通って高温給湯口へ給湯される。

高温水貯湯タンク１２に高温水がなくなると、制御部１４は、切替弁１６ｃを中高温水貯湯タンク１１側（配管５１ｇ側）に切り替えて高温水を給湯する。高温出湯口が開かれると、給水圧により、給水が給水管５０ａから中高温水貯湯タンク１１の下層部に入り、中高温水貯湯タンク１１の上層部の高温水が、切替弁１６ｃを介して高温水出湯配管５２ａを通って高温出湯口へ給湯される。

給湯システム１０は、高温水を給湯するとき、中高温水貯湯タンク１１よりも高温水貯湯タンク１２からの出湯を優先するので、中温水貯湯タンク１２に設けられた中温水取出口１１ａに中温層がある状態の維持が図られ、中温水を給湯するとき、中温水取出口１１ａから中温水が出湯できる頻度を向上してエネルギー効率を高めることができる。

中温水を給湯するときは、図２に示すように、中高温水貯湯タンク１１の中温水取出口１１ａに中温層がある場合、中高温水貯湯タンク１１の中温層から給湯する（図２に太線で示す送湯経路を参照）。中温水取出口１１ａに中温層があるかどうかは、例えば、中高温水貯湯タンク１１の中温水取出口１１ａ近傍に設けられた温度センサ（図示せず）によって検知する。制御部１４は、切替弁１６ｄを中温水出湯配管５２ｂ側に切り替え、また、切替弁１６ｃを高温水貯湯タンク１２側に切り替えて、中高温水貯湯タンク１１の上層部からの出湯を止める。中温給湯口が開栓されると、給水圧により、給水が給水管５０ａから中高温水貯湯タンク１１の下層部に入り、中層部の中温水が中温水出湯配管５２ｂへ送られ、切替弁１６ｄを介して混合弁１７へ送られる。制御部１４は、中温水出湯配管５２ｂからの中温水と、給水管５０ｃからの給水とを混合弁１７によって混合し、中温給湯口へ給湯する（混合給湯）。

なお、給湯量が多量である等の原因により、中高温水貯湯タンク１１の中温水取出口１１ａに中温層がなくなった場合、中高温水貯湯タンク１１又は高温水貯湯タンク１２の高温水と給水とを混合弁１７において混合して給湯する。中高温水貯湯タンク１１の高温水と給水とを混合する場合は、制御部１４は、切替弁１６ｄを配管５１ｈ側に切り替え、切替弁１６ｃを中高温水貯湯タンク１１に切り替える。給水圧により、中高温水貯湯タンク１１の上層部の高温水が、切替弁１６ｃを介して高温水出湯配管５２ａ、配管５１ｈへ送られ、切替弁１６ｄを介して混合弁１７へ送られ、混合弁１７によって給水と混合されて中温給湯口へ給湯される。高温水貯湯タンク１２の高温水と給水とを混合する場合は、制御部１４は、切替弁１６ｄを配管５１ｈ側に切り替え、切替弁１６ｃを高温水貯湯タンク１２側に切り替えて、給湯する。

従って、給湯システム１０は、中高温水貯湯タンク１１の中温水取出口１１ａに中温層がなくなった場合であっても、中温の温水を給湯することができる。

次に、温水の沸き上げについて説明する。給湯システム１０の構成は、給湯時も沸き上げ時も同じであるので、図１を流用して説明する。給湯システム１０において、熱源機１３による沸き上げの送湯経路は、前述した給湯の送湯経路とは独立している。中高温水貯湯タンク１１の温水を高温に沸き上げるときは、制御部１４は、切替弁１６ａを中高温水貯湯タンク１１の上層部側（配管５１ｅ）に切り替え、切替弁１６ｂを中高温水貯湯タンク１１側に切り替える。制御部１４は、熱源機１３の送湯ポンプ１３Ｐを駆動させ、中高温水貯湯タンク１１の下層部の低温水を熱源機１３に吸引し、加熱した高温水を配管５１ｃにより切替弁１６ａへ送る。送られた高温水は、切替弁１６ａを介して配管５１ｅに流れ、切替弁１６ｂを介して中高温水貯湯タンク１１の上層部へ送られる。

高温水貯湯タンク１２の温水を高温に沸き上げるときは、制御部１４は、切替弁１６ａを中高温水貯湯タンク１１の上層側（配管５１ｅ側）に切り替え、切替弁１６ｂを高温水貯湯タンク１２側に切り替える。制御部１４は、熱源機１３の送湯ポンプ１３Ｐを駆動させ、高温水貯湯タンク１２の下層部の低温水を熱源機１３に吸引し、加熱した高温水を配管５１ｃにより切替弁１６ａへ送る。送られた高温水は、切替弁１６ａを介して配管５１ｅに流れ、切替弁１６ｂを介して高温水貯湯タンク１２の上層部へ送られる。

中高温水貯湯タンク１１の温水を中温に沸き上げるときは、制御部１４は、切替弁１６ａを中高温水貯湯タンク１１の中層部側（配管５１ｄ側）に切り替える。制御部１４は、加熱した中温水を切替弁１６ａを介して、配管５１ｄへ流し、中高温水貯湯タンク１１の中層部に送湯する。中温水を高温水と給水とを混合して作るのでなく、中温に沸き上げるので、エネルギー効率を高めることができる。

なお、本発明は、上記各種実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、熱源機１３はヒートポンプに限られず、燃焼式の湯沸器であってもよい。また、中高温水貯湯タンク１１は、１つであっても複数であってもよく、高温水貯湯タンク１２は、１つであっても、或いは、複数の貯湯タンクを並列又は直列に配管で接続して構成してもよい。さらに、複数の中高温水貯湯タンクのうちのいくつかを高温水貯湯タンク１２として用いてもよい。

本発明の一実施形態に係る貯湯式給湯システムにおいて高温水を給湯している状態の構成図。 同給湯システムにおいて中温水を給湯している状態の説明図。 従来の貯湯式給湯システムにおいて高温水を給湯している状態の構成図。 同給湯システムにおいて中温水を給湯している状態の説明図。

符号の説明

１０ 貯湯式給湯システム
１１ 中高温水貯湯タンク
１２ 高温水貯湯タンク
１３ 熱源機
１４ 制御部
１６ｃ 切替弁

Claims (1)

1. 高温水と中温水を共に貯湯する中高温水貯湯タンクと、
   高温水を貯湯する高温水貯湯タンクと、
   前記中高温水貯湯タンク及び前記高温水貯湯タンクの温水を沸き上げる熱源機と、を備え、
   貯湯した高温水と中温水を給湯する貯湯式給湯システムにおいて、
   高温水の給湯元を前記中高温水貯湯タンクからの出湯と前記高温水貯湯タンクからの出湯とで切り替える切替弁と、
   前記切替弁を制御する制御部と、をさらに備え、
   前記制御部は、高温水を給湯するとき、前記中高温水貯湯タンクよりも前記高温水貯湯タンクからの出湯を優先するように前記切替弁を制御することを特徴とする貯湯式給湯システム。

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