JP2012032077A - 貯湯式給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】貯湯式給湯システムにおいて、即湯循環運転の際、熱量の無駄な損失を低減する。
【解決手段】貯湯式給湯システム１は、貯湯タンク２と、出湯端末（湯栓５，混合栓６）と、システムの運転を制御する制御部７と、即湯循環運転を開始させる開始信号を制御部７に入力する入力手段と、を備える。この入力手段として、例えば出湯端末付近に設けられ、人の動きを感知する人感センサが用いられる。人感センサは、人の動きを感知すると、即湯循環運転を開始させるための開始信号を制御部７に送信する。制御部７は、人感センサから開始信号を受信すると、即湯循環運転を開始させる。したがって、湯が使用されない時間が継続したときは即湯循環運転をしないため、熱量の無駄な損失を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、即湯を行うことができる貯湯式給湯システムに関する。

従来から、出湯時に即時に湯を出湯する即湯を行うことができる貯湯式給湯システムがある。この貯湯式給湯システムにおいては、貯湯タンクと出湯端末とを接続する即湯経路の配管内に貯湯タンク内の湯を循環させる即湯循環運転を行うことにより、即湯経路の配管内の湯温を高温に保つようにしている（例えば、特許文献１参照）。

この種の貯湯式給湯システムの即湯循環運転の制御方法について、図８を参照して説明する。システム全体を制御する制御部は、即湯経路の配管内の湯温が予め設定された即湯設定温度よりも低いか否かを判断する（Ｓ１）。湯温が即湯設定温度よりも低いとき（Ｓ１でＹｅｓ）、制御部は即湯循環運転を１回行う（Ｓ２）。それにより、即湯経路の配管内を沸上げられた湯が循環し、即湯経路の配管内の湯温が高温に保たれる。

特開２００８−１５７５５１号公報

上記のような貯湯式給湯システムにおいては、即湯経路の配管内の湯温が即湯設定温度よりも低くなると、常に即湯循環運転が行われる。そのため、湯が使用されない時間が継続すると、湯温が即湯設定温度よりも低くなる度に即湯循環運転が何度も行われるので、即湯経路の配管内を循環する湯に保持された熱量が無駄に損失される。それにより、熱エネルギーが無駄に消費される。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、即湯循環運転の際、熱量の無駄な損失を低減することができる貯湯式給湯システムを提供することを目的とする。

本発明の貯湯式給湯システムは、貯湯タンクと、この貯湯タンクから配管を通して出湯する出湯端末と、を備え、前記出湯端末から即時に高温湯を出湯するための即湯循環運転を行う貯湯式給湯システムにおいて、配管内の湯温に関わらず入力される信号に基いて即湯循環運転を開始する制御部を有することを特徴とする。

この貯湯式給湯システムにおいて、前記信号は、ユーザの操作により、又はユーザの存在を検知して外部から前記制御部に入力されるものであることが好ましい。

この貯湯式給湯システムにおいて、前記即湯循環運転に実質的に移行するに要する時間を予め求めて、この時間を記憶させ表示させる手段をさらに備えることが好ましい。

この貯湯式給湯システムにおいて、前記信号を前記制御部に入力するための入力手段をさらに備え、前記入力手段は、出湯端末付近でのユーザを含む環境の変化に関連して作動するスイッチまたはセンサであることが好ましい。

この貯湯式給湯システムにおいて、前記即湯循環運転が行われる時刻を予め設定し記憶させる手段をさらに備えることが好ましい。

本発明に係る貯湯式給湯システムによれば、即湯循環運転が必要なときにのみ即湯循環運転開始信号が入力され、即湯循環運転が行われる。すなわち、湯が使用されない時間が継続したときは即湯循環運転が行われないので、熱量の無駄な損失を低減することができる。

本実施形態の貯湯式給湯システムの構成を示す図。 同システムの開始信号入力手段の構成図。 同システムの即湯循環運転の制御方法を示すフローチャート。 同システムの第１の変形例を示す図。 同変形例の即湯循環運転に要する時間の計算方法を示すフローチャート。 同変形例のタイマ機能を示すフローチャート。 同システムの第２の変形例を示す図。 従来の即湯循環運転の制御方法を示すフローチャート。

以下、本発明の一実施形態に係る貯湯式給湯システムについて図１を参照して説明する。貯湯式給湯システム１は、湯を貯える貯湯タンク２と、湯水を加熱するヒートポンプ３と、貯湯タンク２に給水する給水配管４と、高温湯を出湯する湯栓５と、高温湯と中温湯と低温湯とを混合し出湯する混合栓６と、本システムを制御する制御部７と、を備える。

ヒートポンプ３は複数設けられており、その各々が並列関係にある。貯湯タンク２とヒートポンプ３の各々とは、送り配管８および戻り配管９を介して接続されており、それらの間で湯水を循環させることにより湯が沸上げられる。給水配管４は、送り配管８に接続されており、貯湯タンク２にその底部から給水する。湯栓５は、貯湯タンク２の上部に接続された高温出湯配管１０の下流端に接続されている。混合栓６は、高温出湯配管１０から分岐した混合出湯配管１１の下流端に接続されている。制御部７は、タイマおよびＣＰＵ（中央演算処理装置）を含み、後述するように即湯循環運転を制御する。即湯循環運転は、配管内の湯温に関わらず入力される信号に基いて開始される。この信号は、ユーザの操作により、又はユーザの存在を検知して外部から制御部７に入力される。

即湯循環運転を行うための即湯配管１２が高温出湯配管１０から分岐し、即湯用ポンプ１３、湯水の流路を切替える三方弁１４、および湯水の逆流を防止する逆止弁１５を経て、貯湯タンク２の側部に接続されている。即湯用ポンプ１３と三方弁１４との間の即湯配管１２には、湯水の圧力を減少させる減圧弁１６が設けられている。即湯用ポンプ１３が駆動されることにより、高温出湯配管１０内に貯湯タンク２内の沸上げられた湯が循環する。

貯湯タンク２の上部から湯水の熱膨張時に湯水を逃すための逃し配管１７が高温出湯配管１０から分岐している。逃し配管１７には、貯湯タンク２内の圧力が所定圧力（０．１９ＭＰａ）以上となると開となる逃し弁１８が設けられている。

貯湯タンク２の側部から混合出湯配管１１へ中温湯を送出する中温分岐配管１９が導出され、混合出湯配管１１に設けられた三方弁１４に接続されている。混合出湯配管１１に給水配管４内の水を送出する低温分岐配管２０が、給水配管４から分岐し、逆止弁１５を経て、混合出湯配管１１に設けられた湯温を調整する温調弁２１に接続されている。

なお、送り配管８には、排水栓、三方弁１４、減圧弁１６が設けられ、戻り配管９には、三方弁１４および減圧弁１６が設けられている。給水配管４には、止水栓、減圧弁１６、および流量カウンタ２２が順に設けられている。混合出湯配管１１には、三方弁１４、逆止弁１５、温調弁２１、および流量カウンタ２２が設けられている。また、制御部７をリモートコントロールするためのリモコン２３が設けられている。リモコン２３により、例えば、複数のヒートポンプ３での湯水の沸上げ温度等を設定することができる。制御部７の電源部は、例えば単相２００Ｖの外部電源に接続されている。制御部７は、通信線を介してヒートポンプ３の各々と接続されている。ヒートポンプ３の各々は、例えば単相２００Ｖの外部電源に接続されている。複数のヒートポンプ３からヒートポンプユニットが構成され、貯湯タンク２を含み図１に示される枠２４により囲まれた部分から貯湯タンクユニットが構成される。貯湯タンク２内の上層部には高温の湯水が貯えられ、中層部には中温の湯水が貯えられ、下層部には低温の湯水が貯えられる。

本実施形態の貯湯式給湯システム１は、配管内の湯温に関わらず入力される開始信号を制御部７に入力する入力手段を備える。図２は、入力手段の構成を示す。入力手段としては、例えば、湯栓５や混合栓６（図１）等の出湯端末付近に設けられ、人の動きを感知する人感センサ２５が用いられる。人感センサ２５は、人の動きを感知すると、即湯循環運転を開始させるための開始信号を制御部７に送信する。制御部７は、人感センサ２５から開始信号を受信すると、即湯循環運転を開始させる。

上記のような構成の貯湯式給湯システム１の動作を説明する。湯栓５が開かれると、給水圧により水が、給水配管４を通り貯湯タンク２の底部から貯湯タンク２に供給される。貯湯タンク２に水が供給されると、貯湯タンク２の下層部に貯えられた低温湯が、貯湯タンク２の底部から送り配管８を通って複数のヒートポンプ３に供給される。複数のヒートポンプ３に供給された低温湯は加熱され、高温湯となり、戻り配管９を通って貯湯タンク２の上部から貯湯タンク２に循環して供給される。そして、貯湯タンク２内の上層部に貯えられていた高温湯は、高温出湯配管１０を通って湯栓５から出湯される。なお、湯栓５から湯水が出湯されると、貯湯タンク２の底部からその出湯分だけ給水される。

混合栓６が開かれると、湯栓５が開かれた場合と同様に動作して、混合出湯配管１１を通って、または中温分岐配管１９を通った湯と低温分岐配管２０を通った水とが混合して混合栓６から出湯される。

制御部７は、人感センサ２５から開始信号を受信すると、即湯循環運転を開始させる。ここで、図３を参照して即湯循環運転の制御方法について説明する。まず、制御部７は、開始信号があるか否かを判断する（Ｓ１）。開始信号があるとき（Ｓ１でＹｅｓ）、制御部７は即湯循環運転を１回行う（Ｓ２）。この１回の即湯循環運転は、高温出湯配管１０内に沸上げられた湯が循環し、高温出湯配管１０内の湯温が所定の温度に達するまで行われる。Ｓ１において、開始信号がないとき（Ｓ１でＮｏ）、制御部７は待機状態となる。

このように、本実施形態に係る貯湯式給湯システム１においては、即湯循環運転が必要なときにのみ即湯循環運転開始信号が入力され、即湯循環運転が行われる。すなわち、湯が使用されない時間が継続したときは即湯循環運転が行われないので、熱量の無駄な損失を低減できる。

次に、貯湯式給湯システム１の第１の変形例について説明する。図４に示すように、この変形例に係る貯湯式給湯システム１ａにおいては、上記貯湯式給湯システム１の構成に加えて、即湯循環運転に実質的に移行するに要する時間を予め求めて、この時間を記憶させ表示させる手段を備える。具体的には、即湯循環運転に要する時間が、後述するように制御部７により計算されて求められる。求められた即湯循環運転時間は、リモコン２３に通知される。通知された即湯循環運転時間は、リモコン２３に記憶され表示される。なお、高温出湯配管１０には、出湯温度を検出するための第１の温度センサ（図示せず）が設けられている。また、即湯配管１２には、即湯時に貯湯タンク２に戻る湯温を検出するための第２の温度センサ（図示せず）が設けられている。

図５を参照して即湯循環運転時間の計算方法について説明する。まず、制御部７は、即湯循環運転時間を測定するか否かを判断する（Ｓ１）。即湯循環運転時間を測定するとき（Ｓ１でＹｅｓ）、制御部７は、即湯循環運転を開始して（Ｓ２）、タイマの測定時間ｔを初期化するために測定時間ｔに０を代入する（Ｓ３）。測定時間ｔが初期化されると、タイマによる即湯循環運転時間の測定が開始される。

次に、制御部７は、第１の温度センサにより検出される出湯温度と第２の温度センサにより検出される即湯戻り温度とを比較することにより、出湯温度と即湯戻り温度との温度差が５℃よりも小さいか否かを判断する（Ｓ４）。温度差が５℃よりも小さいとき（Ｓ４でＹｅｓ）、制御部７は、過去５秒間の即湯戻り温度の温度変化が１℃以下か否かを判断する（Ｓ５）。温度差が１℃以下のとき（Ｓ５でＹｅｓ）、制御部７は、即湯循環運転を停止するとともに、タイマによる即湯循環運転時間の測定を終了する（Ｓ６）。この状態で測定時間ｔと０．５５との積の値を即湯循環運転時間に代入し、その即湯循環運転時間を記憶する（Ｓ７）。

Ｓ４において、温度差が５℃よりも小さくないとき（Ｓ４でＮｏ）、制御部７は、測定時間ｔが４５０ｓを超えたか否かを判断する（Ｓ８）。測定時間ｔが４５０ｓを超えたとき（Ｓ８でＹｅｓ）、制御部７は、Ｓ６の処理に進む。Ｓ８において、測定時間ｔが４５０ｓを超えないとき（Ｓ８でＮｏ）、制御部７は、Ｓ４の処理に戻る。また、Ｓ５において、過去５秒間の即湯戻り温度の温度変化が１℃以下でないとき（Ｓ５でＮｏ）、制御部７は、Ｓ８の処理に進む。このようにして、即湯循環運転時間が求められる。

即湯循環運転時間は、例えば高温出湯配管１０等の出湯配管の長さおよび太さにより変動する。そのため、上記のようにして予め即湯循環運転時間が求められることにより、即湯が必要な最適なタイミングで即湯循環運転が行われる。したがって、熱量の無駄な損失を最小限に抑えることができる。

上記第１の変形例に係る貯湯式給湯システム１ａは、即湯循環運転時間に基いて、即湯が必要な時刻が予め設定され、設定された即湯時刻には即湯を行うことができるようにしたタイマ機能を備えてもよい。図６を参照して、このタイマ機能について説明する。まず、制御部７は、即湯循環運転時間に基いて、即湯時刻を予め設定する（Ｓ１）。それにより、制御部７は、即湯時刻から即湯循環運転時間を引いた時刻を、即湯循環運転を開始する時刻として設定し記憶する。その後、現在時刻が即湯循環運転時刻になれば（Ｓ２でＹｅｓ）、制御部７は、即湯循環運転を１回行う（Ｓ３）。この１回の即湯循環運転により高温出湯配管１０内の湯温が所定の温度に達し、即湯時刻には即湯を行うことができるようになる。このようにして、タイマ機能により即湯循環運転が自動的に行われる。

このようなタイマ機能を備えた貯湯式給湯システム１ａによれば、即湯循環運転時間に基いて、即湯時刻と共に、即湯循環運転時刻が予め設定され、即湯時刻には即湯を行うことができる。

次に、貯湯式給湯システム１の第２の変形例について図７を参照して説明する。この変形例に係る貯湯式給湯システム１ｂにおいては、上記貯湯式給湯システム１の人感センサ２５に代えて、即湯循環運転を開始するための信号を入力する入力手段が設けられる。入力手段としては、出湯端末付近でのユーザを含む環境の変化に関連して作動するスイッチ２６、物理センサ２７、手動により作動するリモコン２３等が用いられる。貯湯式給湯システム１ｂの使用者は、店舗の業種および使い方により、これらの入力手段を任意に選択することができる。例えば、美容室において、客が出湯端末であるシャワーの前にある椅子に座ったことを光センサ又は圧力センサが感知したとき、即湯循環運転開始信号を制御部７に送信する。また、飲食店において、出湯端末が食器洗浄機である場合には、食器洗浄スペースに光センサを配置して、人が来たことを光センサが感知したとき、即湯循環運転開始信号を制御部７に送信する。

このような貯湯式給湯システム１ｂによれば、即湯循環運転を開始するための専用の入力手段が設けられていないので、使用者が最適な入力手段を選択することができる。したがって、開始信号を入力するタイミングが取り易い貯湯式給湯システムを構築することができる。

なお、貯湯式給湯システム１および貯湯式給湯システム１ｂは、貯湯式給湯システム１ａと同様に、タイマ機能を備えてもよい。この場合、上述と同様に、即湯時刻には即湯を行うことができる。

また、本発明は上記実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、入力手段としての物理センサ２７の例として、光センサや圧力センサを示したが、超音波センサ、容量センサ、磁気センサ等の種々のセンサを用いることができる。また、上記では、即湯循環運転に実質的に移行するに要する時間を記憶させ表示させる手段として、リモコン２３を示したが、リモコン２３以外の種々の表示装置を用いることができる。また、上記では、即湯配管１２を用いて高温出湯配管１０内の湯温を高温に保つ即湯循環運転が行われることを示したが、中温分岐配管１９を用いて混合出湯配管１１内の湯温を高温に保つ即湯循環運転が行われてもよい。また、貯湯タンク２は２つ以上から構成されていもよい。さらに、ヒートポンプ３の代わりに、燃焼式、その他の熱源による湯沸器を用いてもよい。

１ 貯湯式給湯システム
２ 貯湯タンク
５ 湯栓（出湯端末）
６ 混合栓（出湯端末）
７ 制御部（設定し記憶させる手段）
８ 送り配管
９ 戻り配管
１０ 高温出湯配管
２３ リモコン（記憶させ表示させる手段、入力手段）
２５ 人感センサ（入力手段）
２６ スイッチ（入力手段）
２７ 物理センサ（入力手段）

Claims (5)

1. 貯湯タンクと、この貯湯タンクから配管を通して出湯する出湯端末と、を備え、前記出湯端末から即時に高温湯を出湯するための即湯循環運転を行う貯湯式給湯システムにおいて、
   配管内の湯温に関わらず入力される信号に基いて即湯循環運転を開始する制御部を有することを特徴とする貯湯式給湯システム。
2. 前記信号は、ユーザの操作により、又はユーザの存在を検知して外部から前記制御部に入力されるものであることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯システム。
3. 前記即湯循環運転に実質的に移行するに要する時間を予め求めて、この時間を記憶させ表示させる手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の貯湯式給湯システム。
4. 前記信号を前記制御部に入力するための入力手段をさらに備え、
   前記入力手段は、出湯端末付近でのユーザを含む環境の変化に関連して作動するスイッチまたはセンサであることを特徴とする請求項２に記載の貯湯式給湯システム。
5. 前記即湯循環運転が行われる時刻を予め設定し記憶させる手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の貯湯式給湯システム。

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