JP2010014366A - 給湯システム、給湯制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】給湯システム全体の熱利用効率を経済的に向上させるとともに、温度低下を抑えた温水の速やかなる給湯を可能とさせる。
【解決手段】貯湯槽２２の温水を給湯管２、流路切り替え弁５２の第１流路を介して補助貯湯槽５４に供給する場合であって温度センサ５３により検出された検出温度が所定温度を下回る場合、検出温度が所定温度を上回るまで、給水阻止弁５１を閉じるとともに給湯管２、流路切り替え弁５２の第２流路、連結管５６を介して貯湯槽２２の温水を給水管５に排出する制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、給湯システム、給湯制御装置に関する。

近年の給湯方式においては、水栓に混合栓を用いることで、設定した適温の温水を直接給湯することが可能である。しかしながら、給湯器から給湯管を介した給湯を停止すると当該給湯管内に滞留している温水の温度が徐々に低下するので、給湯を始めてから暫くの間当該給湯管内に滞留して温度が低下した温水が混合栓より出水することがある。例えば、冬季では、混合栓の蛇口をひねっても、暫くの間は冷水しか出てこないという現象が現実的に起っている。そこで、以下に示す特許文献２のように、給湯器から混合栓までの給湯管の間であって且つ混合栓の周辺に即湯器を取り付け、混合栓からの給湯時には当該即湯器により直接的且つ瞬間的に湯を沸かす、という対策が考えられる。
特開２００６−２７１０９７号公報 特開平５−４４９９３号公報

ところで、オール電化住宅を考慮に入れた場合、一般的に普及している都市ガスのエネルギーにより瞬間的に湯を沸かすガス瞬間湯沸器ではなく、ヒータを用いて冷水を加熱する電気ヒータ式即湯器を採用する必要がある。しかしながら、電気ヒータ式即湯器（特にヒータ）は、一般的な家電製品よりも非常に大きな直流電力を消費するので、一般家庭向けの契約電力では賄いきれず、一般家庭に普及しない虞がある。また、電気ヒータ式即湯器の場合、深夜時間帯の安価な夜間電力を利用しないため、給湯システムのランニングコストが増大化する。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、電気ヒータ式即湯器を用いずに、給湯システム全体の熱利用効率を向上させるとともに、温度低下を抑えた温水の速やかなる給湯を可能とさせることである。

本発明は、温水を貯蔵する貯湯槽を備え、当該貯湯槽から給湯される温水と給水源から給水される冷水とを混合栓により混合して給湯する給湯システムであって、入水ポートと、第１出水ポートと、第２出水ポートと、を少なくとも有し、当該入水ポートから当該第１出水ポートへの第１流路、又は当該入水ポートから当該第２出水ポートへの第２流路に切り替え可能な流路切り替え弁と、前記貯湯槽と前記入水ポートとの間に配管される第１給湯管と、前記第１出力ポートと前記混合栓との間に配管される第２給湯管と、前記第２給湯管上に配設され、前記第１給湯管、前記第１流路を介して前記貯湯槽から供給された温水を貯蔵する補助貯湯槽と、前記給水源から前記混合栓への冷水の給水を弁閉により阻止可能な給水阻止弁と、前記給水阻止弁と前記混合栓との間に配管される給水管と、前記第２出力ポートと前記給水管とを連結させる連結管と、前記第１給湯管内の温水の温度を検出する温度センサと、前記貯湯槽の温水が前記第１給湯管、前記第１流路を介して前記補助貯湯槽に供給されている状態で前記温度センサにより検出された検出温度が所定温度を下回る場合、前記検出温度が前記所定温度を上回るまで、前記給水阻止弁を閉じるとともに前記第１給湯管、前記第２流路、前記連結管を介して前記貯湯槽の温水を前記給水管に排出する制御を行うコントローラと、を有することを特徴とする。

尚、上記システムであって、前記流路切り替え弁は、第３出水ポートを更に有し、前記第１流路、前記第２流路、又は前記入水ポートから前記第３出力ポートへの第３流路に切り替え可能であり、前記第３出力ポートと接続され前記第１給湯管内の水を排出する排出管と、前記補助貯湯槽の水位を検出する水位センサと、を更に備え、前記コントローラは、前記水位センサにより検出された検出水位が所定水位を下回る場合、前記貯湯槽の温水を前記第１給湯管、前記第３流路を介して前記排出管より排出する制御を行うこと、が好ましい。

また、本発明は、温水を貯蔵する貯湯槽を備え、当該貯湯槽から給湯される温水と給水源から給水される冷水とを混合栓により混合して給湯する給湯システムに設けられ、当該貯湯槽から当該混合栓に向けた当該貯湯槽の温水の給湯を制御する給湯制御装置であって、前記給水源と前記混合栓との間に配管される給水管上に設けられ、前記給水源から前記混合栓への冷水の給水を弁閉により阻止可能な給水阻止弁と、入水ポートと、第１出水ポートと、第２出水ポートと、を少なくとも有し、当該入水ポートから当該第１出水ポートへの第１流路、又は当該入水ポートから当該第２出水ポートへの第２流路に切り替え可能であり、当該入水ポートは、前記貯湯槽の温水を給湯する第１給湯管と接続され、当該第１出水ポートは、前記貯湯槽の温水を前記混合栓に向けて給湯する第２給湯管と接続され、当該第２出水ポートは、前記給水管と連結させる連結管と接続される流路切り替え弁と、前記第２給湯管上に配設され、前記第１給湯管、前記第１流路を介して前記貯湯槽から供給された温水を貯蔵する補助貯湯槽と、前記第１給湯管内の温水の温度を検出する温度センサと、前記貯湯槽の温水が前記第１給湯管、前記第１流路を介して前記補助貯湯槽に供給されている状態で前記温度センサにより検出された検出温度が所定温度を下回る場合、前記検出温度が前記所定温度を上回るまで、前記給水阻止弁を閉じるとともに前記第１給湯管、前記第２流路、前記連結管を介して前記貯湯槽の温水を前記給水管に排出する制御を行うコントローラと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、給湯システム全体の熱利用効率を経済的に向上させるとともに、温度低下を抑えた温水の速やかなる給湯を可能とさせる。

図１は、本発明の実施形態に係る給湯システムの全体構成を示した図である。
図１に示す給湯システム１００は、給水源１０（受水槽、給水ポンプ等）から給湯器２０に向けて冷水（例えば１０℃〜２０℃の水）を給水するための給水管１と、給湯器２０と、給湯器２０から給湯制御装置５０に向けて給湯器２０の温水を給湯する給湯管２（本願請求項に係る第１給湯管）と、給水源１０から給湯制御装置５０に向けて冷水を給水するための給水管３と、給湯制御装置５０から混合栓３２に向けて温水（例えば７０℃〜９０℃の湯水）を供給するための給湯管４（本願請求項に係る第２給湯管）と、給湯制御装置５０から混合栓３２に向けて冷水を供給するための給水管５（本願請求項に係る給水管）と、給湯管４から給湯された温水と給水管５から給水された冷水とを混合させる混合栓３２（又は給湯口）と、混合栓３２より温水が給湯される給湯対象３０と、給湯制御装置５０と、により主に構成される。尚、給湯器２０は、住宅の室外に設置され、給水管１、給湯器２０、給湯管２、給水管３は、常に外気の影響を受けやすい状態にある。一方、給湯管４、給水管５、混合栓３２、給湯対象３０、給湯制御装置５０は、住宅の室内に設置される。

給湯器２０は、給水管１により給水された冷水を貯蔵する貯湯槽２２と、貯湯槽２２に貯蔵された冷水を加熱して温水に代える加熱器２４と、を備える。尚、貯湯槽２に貯蔵された温水が設定温度となるように加熱器２４によって温度調整が行われる。

給湯制御装置５０は、給水阻止弁５１と、流路切り替え弁５２と、温度センサ５３と、補助貯湯槽５４と、給湯ポンプ５５と、連結管５６と、排出管５７と、連結部材５８と、コントローラ５９と、を有する。

給水阻止弁５１は、給水源１０と混合栓３２との間に配管される給水管５上に設けられ、給水源１０から混合栓３２に向けた冷水の給水を弁閉により阻止可能である。

流路切り替え弁５２は、入水ポート５２０と、出水ポート５２１（本願請求項に係る第１出水ポート）と、出水ポート５２２（本願請求項に係る第２出水ポート）、出水ポート５２３（本願請求項に係る第３出水ポート）とを有しており、入水ポート５２０から出水ポート５２１への第１流路、入水ポート５２０から出水ポート５２２への第２流路、入水ポート５２０から出水ポート５２３への第３流路に切り替え可能である。

入水ポート５２０は、貯湯槽２２の温水を給湯する給湯管２と接続され、出水ポート５２１は、貯湯槽２２の温水を混合栓３２に向けて給湯する給湯管４と接続され、出水ポート５２２は、給水管５と連結部材５８を介して連結させる連結管５６と接続され、出水ポート５２３は、給湯管２内の温水を排出する排出管５７と接続される。

温度センサ５３は、給湯管２内の温水の温度を検出する。
補助貯湯槽５４は、給湯器２０による給湯を補助（温水の温度調整）するための即湯器としての機能を具備する。補助貯湯槽５４は、流路切り替え弁５２と混合栓３２との間の給湯管４上に配設され、貯湯槽２２の温水を給湯管２、流路切り替え弁５２を介して貯蔵する。尚、補助貯湯槽５４は、貯蔵された温水の水位を検出する水位センサ５４１と、貯蔵された温水の温度を検出する温度センサ５４２を備えている。

貯湯ポンプ５５は、補助貯湯槽５４と混合栓３２との間の給湯管４上に配設され、その駆動によって補助貯湯槽５４の温水を吸い上げて混合栓３２に向けて給湯させる。

コントローラ５９は、給湯ポンプ５５の駆動によって混合栓３２より補助貯湯槽５４の温水の給湯を開始した後、給湯ポンプ５５の停止によって補助貯湯槽５４の温水の給湯を終了する際に、水位センサ５４１により検出された検出水位Ｌが満水である旨を示すまで、貯湯槽２２の温水を給湯管２、流路切り替え弁５２の第１流路を介して補助貯湯槽５４に補給する制御を行う。

さらに、コントローラ５９は、水位センサ５４１により検出された検出水位Ｌが残量の少ない旨を示す所定水位Ｌｔｈを下回る場合、給湯管２内に滞留した冷めた温水を給湯管２、流路切り替え弁５２の第３流路を介して排出管５８より排出した後、貯湯槽２２の温水を給湯管２を通して補助貯湯槽５４に補給する制御を行う。

図２は、給湯制御装置５０による給湯制御処理の流れを示すフローチャートである。尚、以下の動作の主体は、特に断らない限りコントローラ５９である。

まず、コントローラ５９は、給水阻止弁５１を開くことで、給水源１０からの冷水を混合栓３２に向けて給水させる。さらに、コントローラ５９は、給湯ポンプ５５の駆動を開始させることで、補助貯湯槽５４の温水を吸い上げて混合栓３２に向けて給湯させる。これにより、混合栓３２より給湯対象３０に向けた温水の給湯が開始される（Ｓ２００）。

つぎに、コントローラ５９は、混合栓３２からの給湯開始を契機として、温度センサ５３より給湯管２内に滞留される温水の検出温度Ｔを取得し、検出温度Ｔが所定温度Ｔｔｈを下回るか否かを判別する（Ｓ２０１）。

コントローラ５９は、給湯管２内の検出温度Ｔが所定温度Ｔｔｈを上回る場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、Ｓ２０５に進む。一方、給湯管２内の検出温度Ｔが所定温度Ｔｔｈを下回る場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、給湯管２内に滞留した温水の温度が冷めてしまい、給湯管２を介して貯湯槽２２の温水を補助貯湯槽５４に補給すべき状態ではないと判定する。

そして、給水阻止弁５１を閉じることで、給水源１０から混合栓３２に向けた冷水の給水を阻止させる。さらに、流路切り替え弁５２の第２流路を選択することで、給湯管２内の冷めた温水を、流路切り替え弁５２の第２流路、連結管５６を介して給水管５に排出する（Ｓ２０２）。

尚、給湯管２内の冷めた温水を給水管５に排出することで、補助貯湯槽５４から混合栓３２に向けた温水の給湯が継続しているため、混合栓３２より温水の給湯が継続することになる。即ち、給湯管２内の冷めた温水の有効利用を図っている。また、給湯管２内の冷めた温水を給水管５に排出する過程で、貯湯槽２２の温水が給湯管２内に補給されるため、給湯管２内の温水の温度が直ぐに上昇する。

コントローラ５９は、給湯管２内の冷めた温水を給水管５に排出（Ｓ２０２）した後、給湯管２内の検出温度Ｔが所定温度Ｔｔｈを上回る場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、給湯管２を介して貯湯槽２２の温水を補助貯湯槽５４に補給すべき状態であると判定する。そして、給水阻止弁５１を開くことで、給水源１０からの冷水を混合栓３２に向けて給水させる。さらに、流路切り替え弁４２の第１流路を選択することで、給湯管２を介して貯湯槽２２の温水を補助貯湯槽５４に補給する（Ｓ２０４）。

混合栓３２より給湯対象３０に向けた温水の給湯が終了すると（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、コントローラ５９は、給湯ポンプ５５を停止させることで、混合栓３２に向けた補助貯湯槽５４の温水の給湯を停止させる（Ｓ２０６）。尚、貯湯槽２２から補助貯湯槽５４への温水補給は継続している。コントローラ５９は、水位センサ５４１より補助貯湯槽５４に貯蔵された温水の検出水位Ｌを取得し、検出水位Ｌが補助貯湯槽５４の残量が少ない旨を示す場合、検出水位Ｌが補助貯湯槽５４の満水を示す水位となるまで（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、貯湯槽２２から補助貯湯槽５４への温水の補給を継続させる。最後に、流路切り替え弁５２の全ての流路を閉鎖する（Ｓ２０８）。

上記のとおり、混合栓３２からの温水の給湯が終了した場合、通常、補助貯湯槽５４の水位は満水となるように貯湯槽２２からの補給が行われる。しかしながら、つぎの２パターンの利用形態では、混合栓３２からの温水の給湯が終了した場合であっても、補助貯湯槽５４の水位が所定水位Ｌｔｈ未満となる虞がある。

まず、１パターン目の利用形態としては、補助貯湯槽５４の温水の少量利用を繰り返す場合である。この場合、貯湯槽２２から補助貯湯槽５４への温水補給が行われずに、補助貯湯槽５４の温水のみが利用され続けることになる。

つぎに、２パターン目の利用形態としては、補助貯湯槽５４の温水を長期間利用しなかった場合である。この場合、給湯管２内の温水の温度が下がり、また、補助貯湯槽５４の温水の温度が下がることで混合栓３２において混合させる冷水の量が減少する。このため、給水管５に向けた給湯管２内の冷めた温水を完全に排出するのに要する時間が長くなり、その分、貯湯槽２２から補助貯湯槽５４への温水の補給が遅れることになる。

上記のように、補助貯湯槽５４の水位が所定水位Ｌｔｈ未満となる場合、コントローラ５９は、図３に示すフローチャートの処理を行う。

まず、コントローラ５９は、水位センサ５４１より補助貯湯槽５４に貯蔵された温水の検出水位Ｌを取得し、検出水位Ｌが所定水位Ｌｔｈ未満であるか否かを判別する（Ｓ３００）。検出水位Ｌが所定水位Ｌｔｈ未満であれば（Ｓ３００：ＹＥＳ）、流路切り替え弁５２の第３流路を選択することで、給湯管２内の冷めた温水を排出管５７より排出させる（Ｓ３０１）。尚、この排出過程で、貯湯槽２２の温水が給湯管２内に充満するため、給湯管２内の温水の温度は直ぐに上昇する。

つぎに、コントローラ５９は、温度センサ５３より給湯管２内の温水の検出温度Ｔを取得し、検出温度Ｔが所定温度Ｔｔｈを上回るか否かを判別する（Ｓ３０２）。検出温度Ｔが所定温度Ｔｔｈを上回る場合（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、コントローラ５９は、流路切り替え弁５２の第１流路を選択することで、貯湯槽２２の温水を給湯管２、流路切り替え弁５２の第１流路、給湯管４を介して補助貯湯槽５４に補給する（Ｓ３０３）。そして、水位センサ５４１より検出された補助貯湯槽５４の検出水位Ｌが満水を示す水位となれば（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、補助貯湯槽５４への温水補給を終了する。そして、最後に、流路切り替え弁５２の全ての流路を閉鎖する（Ｓ３０５）。

上記の給湯システム１００によれば、貯湯槽２２の高温に維持された温水を補助貯湯槽５４に貯蔵しておき、補助貯湯槽５４から混合栓３２に向けて温水を給湯するとともに、給湯管２内の温水の温度低下がないという条件の下で、貯湯槽２２から補助貯湯槽５４に向けて温水を補給する仕組みを採用する。この結果、給湯停止により給湯管２内の温水の温度が低下する場合であっても、混合栓３２から給湯対象３０に向けて速やかに高温の温水を給湯することができる。

また、給湯管２内の冷めた温水はただ排出されるのではなく、給水管５の冷水として混合栓３２から給湯対象３０に向けた温水の給湯に利用される。つまり、混合栓３２から給湯対象３０に向けた温水の給湯を滞らせずに済む。従って、消費電力の大きい電気ヒータ式即湯器を用いることなく、給湯システム１００全体の熱利用効率を向上させるとともに、温度の低下を抑えた温水の速やかなる給湯を可能とする。

また、補助貯湯槽５４の水位が所定水位Ｌｔｈを下回る場合であっても、給湯管２内に滞留する温水を、流路切り替え弁５２の第３流路を介して排出管５７より一旦排出した上で、貯湯槽２２の高温の温水を補助貯湯槽５４に補給する仕組みを採用する。この結果、補助貯湯槽５４に貯蔵される温水の温度低下を抑えることができる。

以上、本実施形態について説明したが、前述した実施例は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。

本発明の実施形態に係る給湯システムの全体構成の一例を示した図である。 本発明の実施形態に係る給湯制御装置の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る給湯制御装置の処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

２、４ 給湯管
５ 給水管
１０ 給水源
３２ 混合栓
２２ 貯湯槽
５０ 給湯制御装置
５１ 給水阻止弁
５２ 流路切り替え弁
５２０ 入力ポート
５２１、５２２、５２３ 出力ポート
５３ 温度センサ
５６ 連結管
５７ 排出管
５８ 連結部材
５９ コントローラ

Claims (3)

1. 温水を貯蔵する貯湯槽を備え、当該貯湯槽から給湯される温水と給水源から給水される冷水とを混合栓により混合して給湯する給湯システムであって、
   入水ポートと、第１出水ポートと、第２出水ポートと、を少なくとも有し、当該入水ポートから当該第１出水ポートへの第１流路、又は当該入水ポートから当該第２出水ポートへの第２流路に切り替え可能な流路切り替え弁と、
   前記貯湯槽と前記入水ポートとの間に配管される第１給湯管と、
   前記第１出力ポートと前記混合栓との間に配管される第２給湯管と、
   前記第２給湯管上に配設され、前記第１給湯管、前記第１流路を介して前記貯湯槽から供給された温水を貯蔵する補助貯湯槽と、
   前記給水源から前記混合栓への冷水の給水を弁閉により阻止可能な給水阻止弁と、
   前記給水阻止弁と前記混合栓との間に配管される給水管と、
   前記第２出力ポートと前記給水管とを連結させる連結管と、
   前記第１給湯管内の温水の温度を検出する温度センサと、
   前記貯湯槽の温水が前記第１給湯管、前記第１流路を介して前記補助貯湯槽に供給されている状態で前記温度センサにより検出された検出温度が所定温度を下回る場合、前記検出温度が前記所定温度を上回るまで、前記給水阻止弁を閉じるとともに前記第１給湯管、前記第２流路、前記連結管を介して前記貯湯槽の温水を前記給水管に排出する制御を行うコントローラと、
   を有することを特徴とする給湯システム。
2. 請求項１に記載の給湯システムであって、
   前記流路切り替え弁は、第３出水ポートを更に有し、前記第１流路、前記第２流路、又は前記入水ポートから前記第３出力ポートへの第３流路に切り替え可能であり、
   前記第３出力ポートと接続され前記第１給湯管内の水を排出する排出管と、
   前記補助貯湯槽の水位を検出する水位センサと、を更に備え、
   前記コントローラは、前記水位センサにより検出された検出水位が所定水位を下回る場合、前記貯湯槽の温水を前記第１給湯管、前記第３流路を介して前記排出管より排出する制御を行うこと、
   を特徴とする給湯システム。
3. 温水を貯蔵する貯湯槽を備え、当該貯湯槽から給湯される温水と給水源から給水される冷水とを混合栓により混合して給湯する給湯システムに設けられ、当該貯湯槽から当該混合栓に向けた当該貯湯槽の温水の給湯を制御する給湯制御装置であって、
   前記給水源と前記混合栓との間に配管される給水管上に設けられ、前記給水源から前記混合栓への冷水の給水を弁閉により阻止可能な給水阻止弁と、
   入水ポートと、第１出水ポートと、第２出水ポートと、を少なくとも有し、当該入水ポートから当該第１出水ポートへの第１流路、又は当該入水ポートから当該第２出水ポートへの第２流路に切り替え可能であり、当該入水ポートは、前記貯湯槽の温水を給湯する第１給湯管と接続され、当該第１出水ポートは、前記貯湯槽の温水を前記混合栓に向けて給湯する第２給湯管と接続され、当該第２出水ポートは、前記給水管と連結させる連結管と接続される流路切り替え弁と、
   前記第２給湯管上に配設され、前記第１給湯管、前記第１流路を介して前記貯湯槽から供給された温水を貯蔵する補助貯湯槽と、
   前記第１給湯管内の温水の温度を検出する温度センサと、
   前記貯湯槽の温水が前記第１給湯管、前記第１流路を介して前記補助貯湯槽に供給されている状態で前記温度センサにより検出された検出温度が所定温度を下回る場合、前記検出温度が前記所定温度を上回るまで、前記給水阻止弁を閉じるとともに前記第１給湯管、前記第２流路、前記連結管を介して前記貯湯槽の温水を前記給水管に排出する制御を行うコントローラと、
   を有することを特徴とする給湯制御装置。

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