JP2011017464A - 給湯システム - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単な構成で給湯の偏流がなく大容量の給湯が可能な給湯システムを提供すること。
【解決手段】制御回路(システム制御回路20)は、温水を供給させる貯湯タンク(7,8の一方)の温水温度が所定温度以下のときに、温水供給切替手段(三方電磁切換弁4)を作動制御して他の貯湯タンク(7,8の他方)から温水を給湯パイプ13に供給させるようになっている。
【選択図】 図1

Description

この発明は、複数の貯湯タンクを用いた給湯システムに関するものである。
従来の給湯システムには、温水を貯湯タンクに貯湯しておいて、この貯湯タンクに貯湯された温水を給湯パイプを介して例えば浴室等の被給湯部に給湯するようにしたものがある。このような給湯システムとしては、給水源からの水を加熱装置で加熱して温水にし、この温水を貯湯タンクに供給して貯湯する加熱温水貯湯タイプのものや、給水源から貯湯タンクに供給した水を加熱装置で加熱して温水にするタンク内温水加熱タイプのものが知られている(例えば、特許文献1,2参照)。
このような給湯システムにおいて、大容量の温水を被給湯部に給湯する場合、給湯される温水の温度が急激に低下しないようにする必要がある。このためには、2以上の加熱装置と一つの貯湯タンクを使用するか、大型の加熱装置と2以上の貯湯タンクを使用することが考えられる。
特開2003−166749号公報 特開2008−157551号公報
しかし、従来の給湯システムでは、大容量の給湯を前提としているために、多数の貯湯タンクを設けた場合、給湯の偏流すなわち各貯湯タンクから出湯される温水流量の変動を避けることが難しいものであった。
そこで、この発明は、簡単な構成で給湯の偏流がなく大容量の給湯が可能な給湯システムを提供することを目的とするものである。
この目的を達成するため、この発明の給湯システムは、給水源からの水をそれぞれ貯留させる複数の貯湯タンクと、前記各貯湯タンク内の水をそれぞれ加熱して温水とする複数の加熱装置と、前記各貯湯タンク内の温水温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段と、前記複数の貯湯タンクの一つから温水を給湯パイプに選択的に供給させる温水供給切替手段と、前記各温度検出手段からの温度検出信号に基づいて前記各加熱装置を作動制御すると共に前記温水供給切替手段を作動制御する制御回路と、を備える給湯システムであって、前記制御回路は、前記温水を供給させる貯湯タンクの温水温度が所定温度以下のときに、前記温水供給切替手段を作動制御して他の貯湯タンクから温水を前記給湯パイプに供給させる給湯システムとしたことを特徴とする。
この構成によれば、簡単な構成で給湯の偏流がなく大容量の給湯を行うことができる。
この発明に係る給湯システムの配管系統図である。 図1の制御回路によるタンク1優先の給湯制御のフローチャートである。 図1の制御回路によるタンク2優先の給湯制御のフローチャートである。
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
[構成]
図1において、1は水道パイプ等の給水源、2は給水源1に接続された止水栓、3は止水栓2の下流側に接続されたストレーナである。
また、4はストレーナ3の下流側に配設された三方電磁切換弁(温水供給切替手段)である。この三方電磁切換弁4は第1〜第3ポート(第1〜第3水出入口である第1〜第3接続口)4a〜4cを有する。そして、第1ポート4aにはストレーナ3の水流出側が接続され、第2ポート4bには給水パイプ5の一端が接続され、第3ポート4cには給水パイプ6の一端が接続されている。
7は給水パイプ5に接続される第1貯湯タンク、8は給水パイプ6に接続される第2貯湯タンクである。この第1貯湯タンク7は底壁7a及び上壁7bを有し、底壁7aには給水口7a1が設けられ、上壁7bには温水出口(湯出口)7b1が設けられている。また、第2貯湯タンク8は底壁8a及び上壁8bを有し、底壁8aには給水口8a1が設けられ、上壁8bには温水出口(湯出口)8b1が設けられている。そして、給水口7a1には給水パイプ5の他端が接続され、給水口8a1には給水パイプ6の他端が接続されている。
また、第1貯湯タンク7の温水出口7b1には第1自動空気抜き弁9を介して一方向弁10の水流入側が接続され、第2貯湯タンク8の上壁8bの温水出口8b1には第2自動空気抜き弁11を介して一方向弁12の水流入側が接続されている。しかも、一方向弁10の水流出側及び一方向弁12の水流出側には給湯パイプ13が接続されている。尚、第1自動空気抜き弁9及び第2自動空気抜き弁11には、周知の構造を採用できるので、その詳細な説明は省略する。
さらに、14は第1貯湯タンク7内の水を加熱する第1ヒートポンプ(第1熱源としての第1加熱装置)、15は第2貯湯タンク8内の水を加熱する第2ヒートポンプ(第2熱源としての第2加熱装置)である。
この第1ヒートポンプ14は、給水側が循環パイプ14aを介して第1貯湯タンク7の底部側に接続されていると共に、排出側が循環パイプ14bを介して第1貯湯タンク7の上部側に接続されている。また、第2ヒートポンプ15は、給水側が循環パイプ15aを介して第2貯湯タンク8の底部側に接続されていると共に、排出側が循環パイプ15bを介して第2貯湯タンク8の上部側に接続されている。
また、第1貯湯タンク7には、第1温度検出手段としての第1温度センサ16が設けられていると共に、第1温度センサ16からの温度検出信号を入力する第1温度制御回路(制御手段)17を有する本体基板(図示せず)が設けられている。この第1温度制御回路17は、第1温度センサ16からの温度検出信号に基づいて、第1貯湯タンク7内の水が所定の温度になるように第1ヒートポンプ14を作動制御するようになっている。尚、第1温度センサ16は一つのみを図示したが、実際には複数個(例えば10個程度)の第1温度センサ16を第1貯湯タンク7内の上下及び水平方向に所定間隔で配設する。
第2貯湯タンク8には、第2温度検出手段としての第2温度センサ18が設けられていると共に、第2温度センサ18からの温度検出信号を入力する第2温度制御回路(制御手段)19を有する本体基板(図示せず)が設けられている。この第2温度制御回路19は、第2温度センサ18からの温度検出信号に基づいて、第2貯湯タンク8内の水が所定の温度になるように第2ヒートポンプ15を作動制御するようになっている。尚、第2温度センサ18は一つのみを図示したが、実際には複数個(例えば10個程度)の第1温度センサ18を第2貯湯タンク8内の上下及び水平方向に所定間隔で配設する。
さらに、第1,第2温度センサ16,18からの温度検出信号は第1,第2温度制御回路17,19を介してシステム制御回路(制御手段)20に入力される。このシステム制御回路20は、第1貯湯タンク7に設けられていて、三方電磁切換弁4の切替制御を行うようになっている。
このシステム制御回路20は、第1温度センサ16からの温度検出信号に基づいて、第1貯湯タンク7内に温水があるか否かを判断すると共に、第2温度センサ18からの温度検出信号に基づいて、第2貯湯タンク8内に温水があるか否かを判断するようになっている。
また、システム制御回路20は、第1貯湯タンク7を優先するタンク1優先モードと、第2貯湯タンク8を優先するタンク2優先モードのいずれか一方に設定できるようになっている。しかも、システム制御回路20は、所定期間毎に三方電磁切換弁4の切替時刻を設定できるようになっている。本実施例では、所定期間を例えば1日とする。そして、システム制御回路20は、例えば、毎日、Am7:00になるとタンク優先モードの切替を実行する。このタンク優先モードにはタンク1優先モードとタンク2優先モードがあり、タンク1優先モードとタンク2優先モードの切替は1日おきに交互に行われる。
[作用]
次に、このような給湯システムの第1,第2温度制御回路17,19及びシステム制御回路20による制御作用を説明する。
A.第1,第2温度制御回路17,19による制御
第1温度制御回路17は、第1温度センサ16からの温度検出信号を受けて、第1貯湯タンク7内の水が所定温度(設定温度)より高いか否かを判断する。
この第1温度センサ16は複数設けられているので、第1温度制御回路17は各第1温度センサ16からの温度検出信号は所定時間毎(例えば、20秒おき)に取得する。しかも、第1温度制御回路17は、複数の第1温度センサ16から得られる温度の平均値から第1貯湯タンク7内の水が所定温度(設定温度)より高いか否かを判断する。尚、給湯時以外の第1貯湯タンク7内の水の加熱は、通常、深夜割引料金の時間帯に第1ヒートポンプ14の作動制御することで行われる。
また、第2温度制御回路19は、第1温度制御回路17と同様に制御されるので、その説明は省略する。
尚、所定温度(設定温度)としては、例えば47°Cに設定できるが、必ずしもこの温度に限定されるものではない。
B.システム制御回路20による制御
このような給湯システムにおいて、止水栓2は開いた状態になっていると共に、システム制御回路20は三方電磁切換弁4のポート4b,4cを連通させ且つポート4aとポート4b,4cとの連通を遮断させている。
そして、図示しない給湯スイッチから給湯信号がシステム制御回路20に入力されると、システム制御回路20は以下の給湯制御を開始する。
1.タンク1優先モード
(1).ステップ1(切替時刻:初期状態決定)
このシステム制御回路20は、タンク1優先モードに設定されている場合、ステップ1のS1aにおいて、切替時刻(例えば、Am7:00)になると第1温度センサ16からの温度検出信号に基づいて、第1貯湯タンク7内に温水(湯)があるか否かを判断する。
ここでいう温水(湯)とは、所定温度(設定温度)以上の高い温度の温水(湯)を意味する。この点は、第1,第2貯湯タンク7,8内の温水(湯)について同じ意味で使用される。
従って、第1貯湯タンク7内に温水(湯)があるか否かとは、第1貯湯タンク7内に所定温度(設定温度)以上の高い温度の温水(湯)があるか否かを意味する。また、後述するように、第2貯湯タンク8内に温水(湯)があるか否かとは、第2貯湯タンク8内に所定温度(設定温度)以上の高い温度の温水(湯)があるか否かを意味する。
尚、説明の簡素化のために、所定温度(設定温度)以上の高い温度の温水(湯)という表現は、以下単に温水(湯)と表現する。
(1-1).第1貯湯タンク7内に温水有り(湯あり)の場合
そして、システム制御回路20は、S1bにおけるように第1貯湯タンク7内に温水がある場合、第2温度センサ18からの温度検出信号に基づいて、第2貯湯タンク8内に温水(湯)があるか否かを判断する。
次に、システム制御回路20は、S1cのように第2貯湯タンク8内に温水(湯)があっても、S1dのように第2貯湯タンク8内に温水(湯)がなくても、S1eにおいて三方電磁切換弁4のタンク1切替を行って第1,第2ポート4a,4bを連通させて、ステップ2に移行する。
このタンク1切替により、給水源1からの水は止水栓2,ストレーナ3及び三方電磁切換弁4を介して第1貯湯タンク7に供給可能な状態となる。そして、給湯パイプ13に接続された図示しない弁等が開かれると、第1貯湯タンク7内の温水が第1自動空気抜き弁9及び一方向弁10を介して給湯パイプ13に供給され、給湯パイプ13に供給された温水(湯)は被給湯部に供給される。
(1-2).第1,第2貯湯タンク7,8内に温水無し(湯なし)の場合
一方、システム制御回路20は、S1aの判断においてS1fのように第1貯湯タンク7内に温水(湯)が無い場合、第2温度センサ18からの温度検出信号に基づいて、第2貯湯タンク8内に温水(湯)があるか否かを判断する。
そして、システム制御回路20は、S1gのように第2貯湯タンク8内に温水(湯)が無い場合、S1eにおいて三方電磁切換弁4のタンク1切替を行って第1,第2ポート4a,4bを連通させて、ステップ2に移行する。
このタンク1切替により、給水源1からの水は止水栓2,ストレーナ3及び三方電磁切換弁4を介して第1貯湯タンク7に供給可能な状態となる。そして、給湯パイプ13に接続された図示しない弁等が開かれると、第1貯湯タンク7内の温水が第1自動空気抜き弁9及び一方向弁10を介して給湯パイプ13に供給され、給湯パイプ13に供給された温水(湯)は被給湯部に供給される。
(1-3).第1貯湯タンク7内に温水無し(湯なし)、第2貯湯タンク8内に温水(湯)が有りの場合
また、システム制御回路20は、S1fで第1貯湯タンク7内に温水(湯)が無く、S1hのように第2貯湯タンク8内に温水(湯)がある場合、ステップ2のS2eに移行して三方電磁切換弁4のタンク2切替を行って第1,第3ポート4a,4cを連通させる。
このタンク2切替により、給水源1からの水は止水栓2,ストレーナ3及び三方電磁切換弁4を介して第2貯湯タンク8に供給可能な状態となる。そして、給湯パイプ13に接続された図示しない弁等が開かれると、第2貯湯タンク8内の温水が第2自動空気抜き弁11及び一方向弁12を介して給湯パイプ13に供給され、給湯パイプ13に供給された温水(湯)は被給湯部に供給される。
(2).ステップ2(優先側湯温低下)の判断
(2-1).第1貯湯タンク7内の温水温度(湯温)低下の検出
システム制御回路20は、ステップ1の(1-1),(1-2)のタンク1切替(第1,第2ポート4a,4bの連通)状態から、このステップ2に移行すると、第1温度センサ16からの温度検出信号に基づいて、第1貯湯タンク7内に温水(湯)があるか否かを判断する。
そして、システム制御回路20は、S2aにおけるように第1貯湯タンク7内に温水(湯)がある場合、第1貯湯タンク7内に温水(湯)があるか否かの判断を繰り返す。
また、システム制御回路20は、S2bのように第1貯湯タンク7内に温水(湯)が無いと判断すると、第2温度センサ18からの温度検出信号に基づいて、第2貯湯タンク8内に温水(湯)があるか否かを判断する。
そして、システム制御回路20は、S2cのように第2貯湯タンク8内に温水(湯)がある場合、第2貯湯タンク8内に温水(湯)があるか否かの判断を繰り返すと共に、S2eに移行して三方電磁切換弁4のタンク2切替を行って第1,第3ポート4a,4cを連通させ、ステップ3に移行する。
このタンク2切替により、給水源1からの水は止水栓2,ストレーナ3及び三方電磁切換弁4を介して第2貯湯タンク8に供給可能な状態となる。そして、給湯パイプ13に接続された図示しない弁等が開かれると、第2貯湯タンク8内の温水が第2自動空気抜き弁11及び一方向弁12を介して給湯パイプ13に供給され、給湯パイプ13に供給された温水(湯)は被給湯部に供給される。
(2-2).第1,第2貯湯タンク7,8内の温水温度(湯温)低下の検出
システム制御回路20は、S2bのように第1貯湯タンク7内に温水(湯)が無いと判断すると共に、S2dのように第2貯湯タンク8内に温水(湯)が無いと判断した場合は、第2貯湯タンク8内に温水(湯)が有りと判断するまで、第2貯湯タンク8内に温水(湯)があるか否かの判断を繰り返す。第2貯湯タンク8内に温水(湯)が有りと判断した場合は、S2eに移行して三方電磁切換弁4のタンク2切替を行って第1,第3ポート4a,4cを連通させ、ステップ3に移行する。
このタンク2切替により、給水源1からの水は止水栓2,ストレーナ3及び三方電磁切換弁4を介して第2貯湯タンク8に供給可能な状態となる。そして、給湯パイプ13に接続された図示しない弁等が開かれると、第2貯湯タンク8内の温水が第2自動空気抜き弁11及び一方向弁12を介して給湯パイプ13に供給され、給湯パイプ13に供給された温水(湯)は被給湯部に供給される。
(3).ステップ3(非優先側湯温低下)の判断
システム制御回路20は、このステップ3に移行すると、第2温度センサ18からの温度検出信号に基づいて、第2貯湯タンク8内に温水(湯)があるか否かを判断する。
そして、システム制御回路20は、S3aのように第2貯湯タンク8内に温水(湯)がある場合、第2貯湯タンク8内に温水(湯)があるか否かを判断を繰り返す。
また、システム制御回路20は、S3bのように第2貯湯タンク8内に温水(湯)が無い場合、第1温度センサ16からの温度検出信号に基づいて、第1貯湯タンク7内に温水があるか否かを判断する。
そして、システム制御回路20は、S3cのように第1貯湯タンク7内に温水(湯)がある場合、第1貯湯タンク7内に温水(湯)があるか否かを判断を繰り返すと共に、S3eに移行して三方電磁切換弁4のタンク1切替を行って第1,第2ポート4a,4bを連通させ、ステップ4に移行する。
このタンク1切替により、給水源1からの水は止水栓2,ストレーナ3及び三方電磁切換弁4を介して第1貯湯タンク7に供給可能な状態となる。そして、給湯パイプ13に接続された図示しない弁等が開かれると、第1貯湯タンク7内の温水が第1自動空気抜き弁9及び一方向弁10を介して給湯パイプ13に供給され、給湯パイプ13に供給された温水(湯)は被給湯部に供給される。
(3-2).第1,第2貯湯タンク7,8内の温水温度(湯温)低下の検出
システム制御回路20は、S3bのように第2貯湯タンク8内に温水(湯)が無いと判断すると共に、S3dのように第1貯湯タンク7内に温水(湯)が無いと判断した場合は、第1貯湯タンク7内に温水(湯)が有りと判断するまで、第1貯湯タンク7内に温水(湯)があるか否かの判断を繰り返す。第1貯湯タンク7内に温水(湯)が有りと判断した場合は、S3eに移行して三方電磁切換弁4のタンク1切替を行って第1,第2ポート4a,4bを連通させ、ステップ4に移行する。
このタンク1切替により、給水源1からの水は止水栓2,ストレーナ3及び三方電磁切換弁4を介して第1貯湯タンク7に供給可能な状態となる。そして、給湯パイプ13に接続された図示しない弁等が開かれると、第1貯湯タンク7内の温水が第1自動空気抜き弁9及び一方向弁10を介して給湯パイプ13に供給され、給湯パイプ13に供給された温水(湯)は被給湯部に供給される。
(4).ステップ4(切替時刻まで切替なし)
システム制御回路20は、ステップ3から本ステップに移行すると、第1温度センサ16からの温度検出信号に基づいて、第1貯湯タンク7内に温水があるか否かの判断を継続すると共に、第2温度センサ18からの温度検出信号に基づいて、第2貯湯タンク8内に温水(湯)があるか否かの判断を継続するが、次の切替時刻までは三方電磁切換弁4の切替を行わない。
2.タンク2優先モード
そして、システム制御回路20は、図2のステップ4に移行した後、次の切替時刻になると、図3のタンク2優先モードの制御を実行する。このような切替時刻は、1日(所定期間)おきに設定されている。尚、所定期間としては2日以上であっても良いが、長い日数を所定期間として設定しない。
このタンク2優先モードでは、システム制御回路20が図3に従って給湯制御を実行する。この図3は、図2のタンク1をタンク2に変えると共に、図2のタンク2をタンク1に変えたものである。そして、タンク2優先モードでは、第2貯湯タンク8内の温水(湯)があるか否かの判断を優先して、タンク1切替,タンク2切替の制御が実行される。すなわち、上述したタンク1優先モードの制御において、第1貯湯タンク7と第2貯湯タンク8を入れ替えると共に、このときの三方電磁切換弁4の切替制御におけるタンク1切替とタンク2切替を入れ替えたものである。
以上説明したように、この発明の実施の形態の給湯システムは、給水源1からの水をそれぞれ貯留させる複数の貯湯タンク(7,8)と、前記各貯湯タンク(7,8)内の水をそれぞれ加熱して温水とする複数の加熱装置(第1,第2ヒートポンプ14,15)と、前記各貯湯タンク(7,8)内の温水温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段(第1,第2温度センサ16,18)と、前記複数の貯湯タンク(7,8)の一つから温水を給湯パイプ13に選択的に供給させる温水供給切替手段(三方電磁切換弁4)と、前記各温度検出手段(第1,第2温度センサ16,18)からの温度検出信号に基づいて前記各加熱装置(第1,第2ヒートポンプ14,15)を作動制御すると共に前記温水供給切替手段(三方電磁切換弁4)を作動制御する制御回路(システム制御回路20)と、を備えている。しかも、前記制御回路(システム制御回路20)は、前記温水を供給させる貯湯タンク(7,8の一方)の温水温度が所定温度以下のときに、前記温水供給切替手段(三方電磁切換弁4)を作動制御して他の貯湯タンク(7,8の他方)から温水を前記給湯パイプ13に供給させるようになっている。
この構成によれば、安価且つ簡単な構成で給湯の偏流がなく大容量の給湯ができる。
尚、上述した実施例では、加熱装置にヒートポンプを用いた例を示したが、ヒータやヒートポンプ以外の他の加熱手段を加熱装置として用いることもできる。また、上述した実施例では、温水供給切替手段として三方電磁切換弁4を用いて、複数の貯湯タンク(7,8)への給水を制御するようにした例を示したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、三方電磁切換弁4に代えて通常の電磁弁を複数設けて、複数の電磁弁で複数の貯湯タンク(7,8)への給水を個々に行うようにすることもできる。さらに、給湯の切替は、複数の貯湯タンク(7,8)の温水出口(7b1,8b1)に電磁弁をそれぞれ設けて、この各電磁弁の開閉制御を行うことにより、実行することもできる。
また、この発明の実施の形態の温水供給システムにおいて、前記制御回路(システム制御回路20)は、前記温水供給切替手段(三方電磁切換弁4)を作動制御して、前記温水を前記給湯パイプ13に供給させる前記貯湯タンク(7,8)の優先順位を所定期間毎に切り替えるようになっている。
この構成によれば、貯湯タンク(7,8)の優先順位を所定期間毎に切り替える構成としたので、複数の貯湯タンク(7,8)の一つのみを常時使用(長期使用)するようなことを回避できる。これにより、複数の貯湯タンク(7,8)の残りのものの内部が不衛生になるのを防止できる。しかも、2以上の小型の加熱装置と一つの貯湯タンクを用いても、各加熱装置の稼働時間が偏るのを防止できる。すなわち、熱源としての加熱装置(第1,第2ヒートポンプ14,15)の稼働時間の平準化を行うことができるので、給湯システムの劣化のバラツキを抑制できる。
さらに、この発明の実施の形態の温水供給システムにおいて、前記温水供給切替手段は前記給水源からの水を前記複数の加熱装置(第1,第2ヒートポンプ14,15)の一つに切り変えて供給する電磁切替弁(三方電磁切換弁4)である。
この構成によれば、簡単な構成で、複数の貯湯タンク(7,8)から選択的に給湯を行うことができる。
1・・・給水源
3・・・三方電磁切換弁(温水供給切替手段)
7・・・第1貯湯タンク
8・・・第2貯湯タンク
13・・・給湯パイプ
14・・・第1ヒートポンプ(第1加熱装置)
15・・・第2ヒートポンプ(第2加熱装置)
16・・・第1温度センサ(第1温度検出手段)
18・・・第2温度センサ(第2温度検出手段)
20・・・システム制御回路(制御回路)

Claims (3)

  1. 給水源からの水をそれぞれ貯留させる複数の貯湯タンクと、
    前記各貯湯タンク内の水をそれぞれ加熱して温水とする複数の加熱装置と、
    前記各貯湯タンク内の温水温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段と、
    前記複数の貯湯タンクの一つから温水を給湯パイプに選択的に供給させる温水供給切替手段と、
    前記各温度検出手段からの温度検出信号に基づいて前記各加熱装置を作動制御すると共に前記温水供給切替手段を作動制御する制御回路と、を備える給湯システムであって、
    前記制御回路は、前記温水を供給させる貯湯タンクの温水温度が所定温度以下のときに、前記温水供給切替手段を作動制御して他の貯湯タンクから温水を前記給湯パイプに供給させることを特徴とする給湯システム。
  2. 請求項1に記載の温水供給システムにおいて、前記制御回路は、前記温水供給切替手段を作動制御して、前記温水を前記給湯パイプに供給させる前記貯湯タンクの優先順位を所定期間毎に切り替えることを特徴とする給湯システム。
  3. 請求項1又は2に記載の温水供給システムにおいて、前記温水供給切替手段は前記給水源からの水を前記複数の加熱装置の一つに切り変えて供給する電磁切替弁であることを特徴とする給湯システム。
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