JP2012107793A - 温水供給システム - Google Patents
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Abstract
【課題】ガス燃焼加熱機器及び非ガス燃焼加熱機器についてどの機器を採用するかの選択に対してコストアップを招くことなく柔軟に且つ容易に対応することができながら、貯湯タンクの水を利用した給湯設定温度の水の給湯利用箇所への供給を適切に行うこと。
【解決手段】貯湯タンク2を備えるとともに、ガス燃焼加熱機器Aが接続自在で且つ非ガス燃焼加熱機器Bが接続自在な貯湯ユニットYが備えられ、貯湯タンク2の水の温度及び給湯設定温度に基づいて直接利用の可否を判定する判定手段19と、判定手段19にて直接利用可と判定した場合に、ユニット出口温度を給湯設定温度以上の温度とするように温度調整手段H1の作動を制御する直接利用可温度制御を行い、判定手段19にて直接利用不可と判定した場合に、ユニット出口温度を加熱作動温度以下とするように温度調整手段H1の作動を制御する直接利用不可温度制御を行う温度制御手段20とを備えている。
【選択図】図2
【解決手段】貯湯タンク2を備えるとともに、ガス燃焼加熱機器Aが接続自在で且つ非ガス燃焼加熱機器Bが接続自在な貯湯ユニットYが備えられ、貯湯タンク2の水の温度及び給湯設定温度に基づいて直接利用の可否を判定する判定手段19と、判定手段19にて直接利用可と判定した場合に、ユニット出口温度を給湯設定温度以上の温度とするように温度調整手段H1の作動を制御する直接利用可温度制御を行い、判定手段19にて直接利用不可と判定した場合に、ユニット出口温度を加熱作動温度以下とするように温度調整手段H1の作動を制御する直接利用不可温度制御を行う温度制御手段20とを備えている。
【選択図】図2
Description
本発明は、給湯利用箇所に供給する水を貯留する貯湯タンクを備えた温水供給システムに関する。
従来、燃料電池やエンジンの排熱にて加熱した水を貯湯タンクに貯留するコージェネレーション装置と、貯湯タンクから供給された水をガスバーナの燃焼により加熱してその加熱した水を給湯利用箇所に供給するガス給湯器とが備えられている温水供給システムが知られている(例えば、特許文献1参照。)。この特許文献1に記載のシステムでは、燃料電池やエンジンの排熱にて加熱された水を貯湯タンクに貯留させ、貯湯タンクから給湯利用箇所へ供給する水をガス給湯器にて加熱することで、燃料電池やエンジンの排熱を有効に活用しながら、給湯利用箇所にて要求されている給湯設定温度の水を給湯利用箇所に供給するようにしている。
また、別の温水供給システムとして、太陽熱にて加熱した水を貯湯タンクに貯留する太陽熱温水装置と、貯湯タンクから供給された水をガスバーナの燃焼により加熱してその加熱した水を給湯利用箇所に供給するガス給湯器とが備えられているシステムも知られている(例えば、特許文献2参照。)。この特許文献2に記載のシステムでも、太陽熱にて加熱された水を貯湯タンクに貯留させ、貯湯タンクから給湯利用箇所へ供給する水をガス給湯器にて加熱することで、太陽熱を有効に活用しながら、給湯利用箇所にて要求されている給湯設定温度の水を給湯利用箇所に供給するようにしている。
このように、従来の温水供給システムでは、給湯利用箇所に供給する水を加熱するために、ガス給湯器又はガス給湯暖房機等のガス燃焼加熱機器が設けられており、貯湯タンクに貯留する水を加熱するために、ガス燃焼加熱機器以外のコージェネレーション装置又は太陽熱温水装置等の非ガス燃焼加熱機器が設けられている。
そこで、温水供給システムでは、給湯利用箇所に供給する水を加熱するためのガス燃焼加熱機器として、ガス給湯器又はガス給湯暖房機の何れかを採用することができ、貯湯タンクに貯留する水を加熱するための非ガス燃焼加熱機器としても、コージェネレーション装置又は太陽熱温水装置の何れかを採用することができる。
そして、ガス燃焼加熱機器として、ガス給湯器を採用するか或いはガス給湯暖房機を採用するかは使用者が選択することができ、非ガス燃焼加熱機器として、コージェネレーション装置を採用するか或いは太陽熱温水装置を採用するかも使用者が選択することができる。
そこで、温水供給システムでは、給湯利用箇所に供給する水を加熱するためのガス燃焼加熱機器として、ガス給湯器又はガス給湯暖房機の何れかを採用することができ、貯湯タンクに貯留する水を加熱するための非ガス燃焼加熱機器としても、コージェネレーション装置又は太陽熱温水装置の何れかを採用することができる。
そして、ガス燃焼加熱機器として、ガス給湯器を採用するか或いはガス給湯暖房機を採用するかは使用者が選択することができ、非ガス燃焼加熱機器として、コージェネレーション装置を採用するか或いは太陽熱温水装置を採用するかも使用者が選択することができる。
上記特許文献1に記載のシステムは、ガス燃焼加熱機器としてガス給湯器を採用し且つ非ガス燃焼加熱機器としてコージェネレーション装置を採用した専用のシステムとなっている。それに対して、上記特許文献2に記載のシステムは、ガス燃焼加熱機器としてガス給湯器を採用し且つ非ガス燃焼加熱機器として太陽熱温水装置を採用した専用のシステムとなっている。このように、従来の温水供給システムは、ガス燃焼加熱機器及び非ガス燃焼加熱機器について採用する機器に応じた専用のシステムとなっている。したがって、ガス燃焼加熱機器及び非ガス燃焼加熱機器についてどの機器を採用するかの使用者の選択に対応するためには、上記特許文献1に記載のシステムと上記特許文献2に記載のシステム等、ガス燃焼加熱機器及び非ガス燃焼加熱機器として採用可能な機器の数に対応するだけのシステムを準備しておかなければならず、コストアップを招くことになる。
また、例えば、非ガス燃焼加熱機器をコージェネレーション装置から太陽熱温水装置に変更する場合等、非ガス燃焼加熱機器やガス燃焼加熱機器として採用する機器を変更する場合もある。この場合には、例えば、上記特許文献1に記載のシステムから上記特許文献2に記載のシステムに交換する等、システム全体を交換することになり、その交換作業が大変手間のかかるものとなる。
また、例えば、非ガス燃焼加熱機器をコージェネレーション装置から太陽熱温水装置に変更する場合等、非ガス燃焼加熱機器やガス燃焼加熱機器として採用する機器を変更する場合もある。この場合には、例えば、上記特許文献1に記載のシステムから上記特許文献2に記載のシステムに交換する等、システム全体を交換することになり、その交換作業が大変手間のかかるものとなる。
従来の温水供給システムでは、貯湯タンクとガス燃焼加熱機器が一体となっており、貯湯タンクに貯留されている水の温度が給湯利用箇所にて要求されている給湯設定温度よりも低い場合には、貯湯タンクから給湯利用箇所へ供給する水をガス燃焼加熱機器にて加熱すると共に、貯湯タンクに貯留されている水の温度が給湯利用箇所にて要求されている給湯設定温度よりも高い場合には、貯湯タンクから供給されてガス燃焼加熱機器を経由した水を上水で冷却することにより、給湯設定温度に調整して給湯利用箇所に供給している。しかしながら、貯湯タンクから給湯利用箇所へ供給する水をガス燃焼加熱機器にて加熱するために、既設のガス燃焼加熱機器の給水口に貯湯タンクを接続すると、上水を給水口に接続することができないため、貯湯タンクから給湯利用箇所へ供給する水を上水で冷却することができなかった。一方、ガス燃焼加熱機器の給水口に上水を接続して、ガス燃焼加熱機器で加熱された水と貯湯タンクから供給された水の両方を利用して給湯利用箇所へ供給する場合には、双方を混合して給湯設定温度に調整する温度調整手段に加えて、貯湯タンクに貯留されている水の温度と給湯設定温度に応じてガス燃焼加熱機器の加熱を停止して上水を給水する加熱停止制御手段が別途必要であった。
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、ガス燃焼加熱機器及び非ガス燃焼加熱機器についてどの機器を採用するかの選択に対して、コストアップを招くことなく、柔軟に且つ容易に対応することができながら、ガス燃焼加熱機器にて加熱することなく給湯利用箇所に水を供給する直接利用可の場合、及び、ガス燃焼加熱機器にて加熱して給湯利用箇所に水を供給する直接利用不可の場合の夫々において、貯湯タンクの水を利用して給湯設定温度の水を給湯利用箇所へ供給することを適切に行うことができる温水供給システムを提供する点にある。
この目的を達成するために、本発明に係る温水供給システムの特徴構成は、給湯利用箇所に供給する水を貯留する貯湯タンクを備えた温水供給システムにおいて、
前記貯湯タンクを備えるとともに、前記貯湯タンクから取り出した水を加熱して前記給湯利用箇所に供給自在にガス燃焼加熱機器が接続自在で、且つ、前記貯湯タンクから取り出した水を加熱して前記貯湯タンクに戻すように前記ガス燃焼加熱機器以外の非ガス燃焼加熱機器が接続自在な貯湯ユニットが備えられ、
前記貯湯ユニットには、前記非ガス燃焼加熱機器であるコージェネレーション装置及び太陽熱温水装置の少なくとも一方が接続可能で、且つ、前記ガス燃焼加熱機器であるガス給湯器或いはガス給湯暖房機の何れかが接続可能であり、前記貯湯ユニットから前記貯湯ユニットに接続される前記ガス燃焼加熱機器に供給する水の温度であるユニット出口温度を調整自在な温度調整手段が備えられ、
前記貯湯タンクの水の温度、及び、前記給湯利用箇所にて要求されている給湯設定温度に基づいて、前記貯湯タンクの水を前記貯湯ユニットに接続される前記ガス燃焼加熱機器にて加熱することなく前記給湯利用箇所に供給する直接利用可であるか、或いは、前記貯湯タンクの水を前記貯湯ユニットに接続される前記ガス燃焼加熱機器にて加熱して前記給湯利用箇所に供給する直接利用不可であるかの直接利用の可否を判定する判定手段と、
前記判定手段にて直接利用可と判定した場合には、前記ユニット出口温度を前記給湯設定温度以上の温度とするように前記温度調整手段の作動を制御する直接利用可温度制御を行い、前記判定手段にて直接利用不可と判定した場合には、前記ユニット出口温度を前記ガス燃焼加熱機器が加熱作動を行う加熱作動温度以下とするように前記温度調整手段の作動を制御する直接利用不可温度制御を行う温度制御手段とを備えている点にある。
前記貯湯タンクを備えるとともに、前記貯湯タンクから取り出した水を加熱して前記給湯利用箇所に供給自在にガス燃焼加熱機器が接続自在で、且つ、前記貯湯タンクから取り出した水を加熱して前記貯湯タンクに戻すように前記ガス燃焼加熱機器以外の非ガス燃焼加熱機器が接続自在な貯湯ユニットが備えられ、
前記貯湯ユニットには、前記非ガス燃焼加熱機器であるコージェネレーション装置及び太陽熱温水装置の少なくとも一方が接続可能で、且つ、前記ガス燃焼加熱機器であるガス給湯器或いはガス給湯暖房機の何れかが接続可能であり、前記貯湯ユニットから前記貯湯ユニットに接続される前記ガス燃焼加熱機器に供給する水の温度であるユニット出口温度を調整自在な温度調整手段が備えられ、
前記貯湯タンクの水の温度、及び、前記給湯利用箇所にて要求されている給湯設定温度に基づいて、前記貯湯タンクの水を前記貯湯ユニットに接続される前記ガス燃焼加熱機器にて加熱することなく前記給湯利用箇所に供給する直接利用可であるか、或いは、前記貯湯タンクの水を前記貯湯ユニットに接続される前記ガス燃焼加熱機器にて加熱して前記給湯利用箇所に供給する直接利用不可であるかの直接利用の可否を判定する判定手段と、
前記判定手段にて直接利用可と判定した場合には、前記ユニット出口温度を前記給湯設定温度以上の温度とするように前記温度調整手段の作動を制御する直接利用可温度制御を行い、前記判定手段にて直接利用不可と判定した場合には、前記ユニット出口温度を前記ガス燃焼加熱機器が加熱作動を行う加熱作動温度以下とするように前記温度調整手段の作動を制御する直接利用不可温度制御を行う温度制御手段とを備えている点にある。
本特徴構成によれば、非ガス燃焼加熱機器であるコージェネレーション装置及び太陽熱温水装置の少なくとも一方が貯湯ユニットに接続可能であるとともに、ガス燃焼加熱機器であるガス給湯器或いはガス給湯暖房機の何れかが貯湯ユニットに接続可能である。例えば、非ガス燃焼加熱機器としてコージェネレーション装置を採用し、且つ、ガス燃焼加熱機器としてガス給湯器を採用するように使用者が選択すると、貯湯ユニットに対してコージェネレーション装置とガス給湯器とを接続するだけで、コージェネレーション装置にて加熱された水を貯湯タンクに貯留させることができるとともに、貯湯タンクの水をガス給湯器にて加熱して給湯利用箇所に供給することができる。したがって、非ガス燃焼加熱機器及びガス燃焼加熱機器としてどの機器を採用しても、貯湯ユニットを共通のものとして用いることができ、ガス燃焼加熱機器及び非ガス燃焼加熱機器についてどの機器を採用するかの選択に対して、貯湯ユニットを準備しておくだけでよい。非ガス燃焼加熱機器及びガス燃焼加熱機器として採用する機器を変更する場合でも、貯湯ユニットに対して接続する機器を変更するだけでよい。
更に、本特徴構成によれば、判定手段が、貯湯タンクの水の温度及び給湯設定温度に基づいて、直接利用の可否を判定するので、貯湯タンクの水を貯湯ユニットに接続されるガス燃焼加熱機器にて加熱することなく給湯利用箇所に供給する直接利用可の場合と、貯湯タンクの水を貯湯ユニットに接続されるガス燃焼加熱機器にて加熱して給湯利用箇所に供給する直接利用不可の場合とを適切に区別することができる。そして、判定手段にて直接利用可と判定した場合には、温度制御手段が直接利用可温度制御を行い、貯湯ユニットから貯湯ユニットに接続されるガス燃焼加熱機器に供給するユニット出口温度を給湯設定温度以上の温度として、ガス燃焼加熱機器にて無駄に加熱することなく、給湯設定温度の水を給湯利用箇所に供給することができる。また、判定手段にて直接利用不可と判定した場合にも、温度制御手段が直接利用不可温度制御を行い、貯湯ユニットから貯湯ユニットに接続されるガス燃焼加熱機器に供給するユニット出口温度を加熱作動温度以下の温度として、ガス燃焼加熱機器にて加熱して、給湯設定温度の水を給湯利用箇所に供給することができる。
以上のことから、貯湯ユニットを備えることで、ガス燃焼加熱機器及び非ガス燃焼加熱機器についてどの機器を採用するかの選択に対して、コストアップを招くことなく、柔軟に且つ容易に対応することができる。しかも、ガス燃焼加熱機器にて加熱することなく給湯利用箇所に水を供給する直接利用可の場合、及び、ガス燃焼加熱機器にて加熱して給湯利用箇所に水を供給する直接利用不可の場合の夫々において、貯湯ユニットからガス燃焼加熱機器に供給する水の温度を適切な温度に調整することができ、貯湯タンクの水を利用して給湯設定温度の水を給湯利用箇所へ供給することを熱的に無駄なく合理的に行うことができる。
本発明に係る温水供給システムの更なる特徴構成は、前記温度制御手段は、前記直接利用可温度制御において、前記ユニット出口温度を、前記貯湯ユニットから前記貯湯ユニットに接続される前記ガス燃焼加熱機器に到達するまでの温度低下分だけ前記給湯設定温度よりも高温とするように前記温度調整手段の作動を制御する点にある。
本特徴構成によれば、温度制御手段が直接利用可温度制御を行うことで、ユニット出口温度が給湯設定温度よりも貯湯ユニットからガス燃焼加熱機器に到達するまでの温度低下分だけ高温の温度となる。したがって、水が貯湯ユニットからガス燃焼加熱機器に到達するまでに温度低下する場合でも、給湯設定温度の水を給湯利用箇所に供給することができ、給湯設定温度の水の給湯利用箇所への供給を確実に行うことができる。
本発明に係る温水供給システムの更なる特徴構成は、前記温度制御手段は、前記貯湯ユニットから前記貯湯ユニットに接続される前記ガス燃焼加熱機器に供給される入水温度或いは前記貯湯ユニットに接続される前記ガス燃焼加熱機器から前記給湯利用箇所に供給される出湯温度と、前記ユニット出口温度との温度差に基づいて、前記貯湯ユニットから前記貯湯ユニットに接続される前記ガス燃焼加熱機器に到達するまでの温度低下分を求める点にある。
本特徴構成によれば、貯湯ユニットから貯湯ユニットに接続されるガス燃焼加熱機器に到達するまでの温度低下分を求めるに当たり、温度制御手段が、入水温度或いは出湯温度とユニット出口温度との温度差に基づいて、温度低下分を求めている。したがって、その温度低下分を精度よく求めることができるので、給湯設定温度の水の給湯利用箇所への供給をより一層確実に行うことができる。
本発明に係る温水供給システムの更なる特徴構成は、前記ガス燃焼加熱機器には、前記ガス燃焼加熱機器に供給される水をガスバーナの燃焼により加熱して前記給湯利用箇所に供給自在なガス燃焼式熱交換器と、前記ガス燃焼式熱交換器を通過させずに前記ガス燃焼式熱交換器をバイパスして前記給湯利用箇所に供給するバイパス水路と、前記給湯利用箇所に供給される出湯温度を前記給湯設定温度にするために前記ガス燃焼式熱交換器への水量と前記バイパス水路への水量を調整するバイパス水量調整弁が備えられ、前記判定手段にて直接利用可と判定した場合には、前記バイパス水量調整弁を前記バイパス水路側にして、前記ガス燃焼加熱機器に供給される水を前記ガス燃焼式熱交換器を通過させずに前記ガス燃焼式熱交換器をバイパスして前記給湯利用箇所に供給する点にある。
本特徴構成によれば、ガス燃焼加熱機器には、ガス燃焼式熱交換器が備えられているので、判定手段にて直接利用不可と判定した場合には、ガス燃焼式熱交換器にて水を所望温度まで適切に加熱することができ、給湯設定温度の水を給湯利用箇所に供給することができる。判定手段にて直接利用可と判定した場合には、バイパス水量調整弁をバイパス水路側にして、ガス燃焼加熱機器に供給される水をガス燃焼式熱交換器を通過させずにガス燃焼式熱交換器をバイパスして給湯利用箇所に供給するので、ガス燃焼加熱機器に備えられたバイパス水量調整弁を利用して、ガス燃焼式熱交換器を通過することによる放熱を防止しながら、給湯利用箇所に供給することができる。したがって、貯湯タンクの水が有する熱を有効に活用しながら、ガス燃焼加熱機器に備えられたバイパス水路及びバイパス水量調整弁をそのまま利用して無駄な放熱を防止して、給湯設定温度の水を給湯利用箇所に供給することができる。
本発明に係る温水供給システムの更なる特徴構成は、前記温度制御手段は、前記判定手段による直接利用の可否の判定結果にかかわらず、前記直接利用不可温度制御を実行可能に構成されている点にある。
本特徴構成によれば、温度制御手段は、判定手段による直接利用の可否の判定結果にかかわらず、直接利用不可温度制御を実行するので、水を加熱して給湯設定温度の水を給湯利用箇所に供給するというガス燃焼加熱機器に備えられた機能を利用して、給湯設定温度の水を給湯利用箇所に供給することができる。そして、この場合には、判定手段による直接利用の可否を判定しなくてもよいので、判定手段が給湯設定温度を取得する等のために、貯湯ユニットとガス燃焼加熱機器との間で通信を行う必要がなく、それだけ構成の簡素化を図ることもできる。
本発明に係る温水供給システムの更なる特徴構成は、前記ガス燃焼加熱機器の1つであるガス給湯暖房機を前記貯湯ユニットに接続する場合には、前記非ガス燃焼加熱機器にて加熱された水にて暖房負荷に供給する熱媒体を加熱する暖房負荷熱交換器が備えられている点にある。
ガス燃焼加熱機器の1つであるガス給湯暖房機を貯湯ユニットに接続する場合には、ガス給湯暖房機にて暖房負荷に熱媒体を供給することで、暖房負荷での暖房を行うようにしている。そこで、本特徴構成によれば、非ガス燃焼加熱機器にて加熱された水にて暖房負荷に供給する熱媒体を加熱する暖房負荷熱交換器を備えることで、暖房負荷への熱供給を行うための熱源として、非ガス燃焼加熱機器をも用いることができ、省エネ性の向上を図ることができる。そして、暖房負荷熱交換器では、非ガス燃焼加熱機器にて加熱された水にて暖房負荷に供給する熱媒体を直接加熱するので、非ガス燃焼加熱機器にて加熱された水にて熱媒体を効果的に加熱することができる。
本発明に係る温水供給システムの更なる特徴構成は、前記非ガス燃焼加熱機器にて加熱された水を前記暖房負荷熱交換器を通過させることなく前記暖房負荷熱交換器をバイパスさせて前記貯湯タンクに供給する暖房負荷熱交換器バイパス手段を備えている点にある。
本特徴構成によれば、暖房負荷への熱供給を行わない場合には、暖房負荷熱交換器において非ガス燃焼加熱機器にて加熱された水にて暖房負荷に供給する熱媒体を加熱する必要がないので、暖房負荷熱交換器バイパス手段が、非ガス燃焼加熱機器にて加熱された水を、暖房負荷熱交換器を通過させることなく暖房負荷熱交換器をバイパスさせて貯湯タンクに供給することができる。これにより、暖房負荷熱交換器を通過することによる放熱を防止しながら、非ガス燃焼加熱機器にて加熱された水を貯湯タンクに供給することができ、非ガス燃焼加熱機器から得られる熱を効率よく貯湯タンクに蓄熱させることができる。
本発明に係る温水供給システムの更なる特徴構成は、前記貯湯ユニットには、前記非ガス燃焼加熱機器であるヒートポンプ装置が接続可能に構成されている点にある。
本特徴構成によれば、非ガス燃焼加熱機器として、コージェネレーション装置や太陽熱温水装置だけでなく、ヒートポンプ装置を採用することもできる。そして、ヒートポンプ装置を採用した場合でも、ヒートポンプ装置を貯湯ユニットに接続するだけで、ヒートポンプ装置から得られる熱を貯湯タンクに蓄熱することができる。
本発明に係る温水供給システムの実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第1実施形態〕
本発明に係る温水供給システムの実施形態では、図1〜図5に示すように、給湯利用箇所1(例えば、給湯栓や浴槽等)に供給する水を貯留する貯湯タンク2を備えるとともに、ガス燃焼加熱機器Aが接続自在な第1接続部3、及び、ガス燃焼加熱機器A以外の非ガス燃焼加熱機器Bが接続自在な第2接続部4を備えた貯湯ユニットYが備えられている。
〔第1実施形態〕
本発明に係る温水供給システムの実施形態では、図1〜図5に示すように、給湯利用箇所1(例えば、給湯栓や浴槽等)に供給する水を貯留する貯湯タンク2を備えるとともに、ガス燃焼加熱機器Aが接続自在な第1接続部3、及び、ガス燃焼加熱機器A以外の非ガス燃焼加熱機器Bが接続自在な第2接続部4を備えた貯湯ユニットYが備えられている。
図1は、第1接続部3にガス燃焼加熱機器Aを接続していない非接続状態とし、且つ、第2接続部4に非ガス燃焼加熱機器Bを接続していない非接続状態とした場合を示している。図2〜図5は、第1接続部3にガス燃焼加熱機器Aを接続している接続状態とし、且つ、第2接続部4に非ガス燃焼加熱機器Bを接続している接続状態とした場合を示している。図2及び図5では、水が通流する部位を太線にて示している。
貯湯タンク2は、例えば、密閉型のタンクにて構成されており、温度が高い水(温水)は上方側に且つ温度が低い水は下方側に温度成層を形成する状態で水を貯留自在に構成されている。図2〜図5に示すように、第1接続部3は、水を通流させる水路の端部にて構成されており、その水路の端部にガス燃焼加熱機器Aを接続自在に構成されている。第1接続部3は、貯湯タンク2から取り出した水を加熱して給湯利用箇所1に供給自在にガス燃焼加熱機器Aを接続自在に構成されている。第2接続部4の一方は、水を通流させる水路の一端部にて構成され、第2接続部4の他方は、水を通流させる水路の他端部にて構成されており、第2接続部4の一方及び他方の間に非ガス燃焼加熱機器Bを接続自在に構成されている。第2接続部4は、貯湯タンク2から取り出した水を加熱して貯湯タンク2に戻すように非ガス燃焼加熱機器Bを接続自在に構成されている。
貯湯ユニットYでは、水を通流させる水路が複数の流路部位R1〜R6から構成されている。複数の流路部位R1〜R6として、貯湯タンク2の下部に接続された第1流路部位R1と、貯湯タンク2の上部と第1接続部3とを接続する第2流路部位R2と、第1流路部位R1の途中部位と第2流路部位R2の途中部位とを接続する第3流路部位R3と、貯湯タンク2の下部と第2接続部4の一方とを接続する第4流路部位R4と、第2接続部4の他方と貯湯タンク2の上部とを接続する第5流路部位R5と、第4流路部位R4の途中部位と第5流路部位R5の途中部位とを接続する第6流路部位R6とが備えられている。
第1流路部位R1は、貯湯タンク2に給水自在に構成されており、第2流路部位R2は、貯湯タンク2から水を取り出してその取り出した水を第1接続部3に接続されるガス燃焼加熱機器Aに供給自在に構成されている。第3流路部位R3は、第2流路部位R2の水に対して給水を混合自在に構成されている。第1接続部3は、第2流路部位R2の末端(貯湯タンク2を接続する側とは反対側の末端)にて構成されている。第2流路部位R2において貯湯タンク2と第3流路部位R3の接続箇所との間の部位には、貯湯タンク2からの水の取り出しを断続自在な第1開閉弁K1が備えられている。第3流路部位R3の途中部位には、第2流路部位R2の水に対する給水の混合量を調整自在な第1比例弁H1が備えられている。第2流路部位R2において第3流路部位R3の接続箇所と第1接続部3との間の部位には、貯湯ユニットYから第1接続部3に接続されるガス燃焼加熱機器Aに供給する水の温度であるユニット出口温度を検出する第1温度センサT1が備えられている。
貯湯ユニットYには、貯湯ユニットYから第1接続部3に接続されるガス燃焼加熱機器Aに供給する水の温度であるユニット出口温度を調整自在な温度調整手段が備えられており、その温度調整手段が第1比例弁H1にて構成されている。第1比例弁H1の開度を開き側に調整することで、第2流路部位R2の水に対する給水の混合量を増加させて、ユニット出口温度を低下させることができる。逆に、第1比例弁H1の開度を閉じ側に調整することで、第2流路部位R2の水に対する給水の混合量を減少させて、ユニット出口温度を上昇させることができる。
第4流路部位R4は、貯湯タンク2から取り出した水を第2接続部4に接続される非ガス燃焼加熱機器Bに供給自在に構成されている。第5流路部位R5は、第2接続部4に接続される非ガス燃焼加熱機器Bにて加熱された水を貯湯タンク2に供給自在に構成されている。この第4流路部位R4及び第5流路部位R5によって、貯湯タンク2の水を第2接続部4に接続される非ガス燃焼加熱機器Bとの間で循環させながら、第2接続部4に接続される非ガス燃焼加熱機器Bにて加熱自在に構成されている。第2接続部4の一方は、第4流路部位R4の末端(貯湯タンク2を接続する側とは反対側の末端)にて構成され、第2接続部4の他方は、第5流路部位R5の末端(貯湯タンク2を接続する側とは反対側の末端)にて構成されている。第5流路部位R5と第6流路部位R6との接続箇所には、第6流路部位R6の水を第5流路部位R5へ配分する配分量を調整自在な第1三方弁S1が備えられている。
第1接続部3には、ガス燃焼加熱機器Aであるガス給湯器5(図2参照)或いはガス給湯暖房機6(図5参照)の何れかが接続可能である。第2接続部4には、非ガス燃焼加熱機器Bであるコージェネレーション装置7a,7b(図2及び図3参照)及び太陽熱温水装置10(図4参照)の少なくとも一方が接続可能である。コージェネレーション装置7a,7bにおける熱電併給装置は、エンジン(ガスエンジン)、或いは、燃料電池の何れかが適応可能である。そこで、コージェネレーション装置としては、エンジンの排熱にて水を加熱するエンジン排熱加熱式熱交換器8を備えたエンジン式コージェネレーション装置7a、或いは、燃料電池の排熱にて水を加熱する燃料電池排熱加熱式熱交換器9を備えた燃料電池式コージェネレーション装置7bの何れかを採用することができる。
図2〜図5に示すように、第1接続部3に接続するガス燃焼加熱機器Aとして、ガス給湯器5或いはガス給湯暖房機6を採用するか、及び、第2接続部4に接続する非ガス燃焼加熱機器Bとして、エンジン式コージェネレーション装置7a、燃料電池式コージェネレーション装置7b、或いは、太陽熱温水装置10の何れかを採用するかは、使用者が選択することができる。そこで、まずは、図2に基づいて、第1接続部3に接続するガス燃焼加熱機器Aとしてガス給湯器5を採用し、第2接続部4に接続する非ガス燃焼加熱機器Bとしてエンジン式コージェネレーション装置7aを採用した場合について説明する。
図2に示すように、ガス給湯器5は、貯湯ユニットYからガス給湯器5に供給される水をガスバーナ11の燃焼により加熱して給湯利用箇所1に供給自在なガス燃焼式熱交換器12を備えている。ガス給湯器5は、複数の給湯流路部位V1〜V3を用いて、第1接続部3に接続するとともに、貯湯ユニットYからガス給湯器5に供給される水を加熱して又は加熱することなく、給湯利用箇所1に供給自在に構成されている。複数の給湯流路部位V1〜V3として、貯湯ユニットYの第1接続部3とガス燃焼式熱交換器12とを接続する第1給湯流路部位V1と、ガス燃焼式熱交換器12と給湯利用箇所1とを接続する第2給湯流路部位V2と、第1給湯流路部位V1の途中部位と第2給湯流路部位V2の途中部位とを接続する第3給湯流路部位V3とが備えられている。
第1給湯流路部位V1の末端(ガス燃焼式熱交換器12に接続する側とは反対側の末端)が第1接続部3に接続されており、第1給湯流路部位V1が、貯湯ユニットYから供給される水をガス燃焼式熱交換器12に供給自在に構成されている。第2給湯流路部位V2は、ガス燃焼式熱交換器12にて加熱された水を給湯利用箇所1に供給自在に構成されている。第3給湯流路部位V3は、第1給湯流路部位V1の水をガス燃焼式熱交換器12を通過させることなくガス燃焼式熱交換器12をバイパスさせて、第2給湯流路部位V2の水に対して混合自在に構成されている。第1給湯流路部位V1と第3給湯流路部位V3との接続箇所には、第1給湯流路部位V1の水を第3給湯流路部位V3に配分して第2給湯流路部位V2の水に混合させるための、配分量を調整自在な第2三方弁S2が備えられている。第1給湯流路部位V1において第1接続部3と第2三方弁S2との間の部位には、貯湯ユニットYからガス燃焼加熱機器Aに供給される入水温度を検出する第2温度センサT2が備えられている。第2給湯流路部位V2において第3給湯流路部位V3の接続箇所と給湯利用箇所1との間の部位には、ガス燃焼加熱機器Aから給湯利用箇所1に供給される出湯温度を検出する第3温度センサT3が備えられている。
エンジン式コージェネレーション装置7aは、複数の接続流路部位W1〜W2を用いて、第2接続部4に接続するとともに、貯湯ユニットYからエンジン式コージェネレーション装置7aに供給される水をエンジン排熱加熱式熱交換器8にて加熱して貯湯ユニットYに戻すように構成されている。複数の接続流路部位W1〜W2として、第2接続部4の一方とエンジン排熱加熱式熱交換器8とを接続する第1接続流路部位W1と、エンジン排熱加熱式熱交換器8と第2接続部4の他方とを接続する第2接続流路部位W2とが備えられている。第2接続流路部位W2の途中部位に第1循環ポンプP1が備えられている。
貯湯ユニットYには、貯湯ユニットYの運転を制御するユニット制御部16が備えられている。ガス燃焼加熱機器Aには、ガス燃焼加熱機器Aの運転を制御するガス燃焼加熱機器側制御部17が備えられ、非ガス燃焼加熱機器Bには、非ガス燃焼加熱機器側制御部18が備えられている。ユニット制御部16は、ガス燃焼加熱機器側制御部17との間、及び、非ガス燃焼加熱機器側制御部18との間で、機器が運転中であるか否かの運転情報や水路を通流する水の温度情報等の各種の情報を通信自在に構成されている。
本発明に係る温水供給システムの実施形態では、第2接続部4に接続された非ガス燃焼加熱機器Bにて加熱された水を貯湯タンク2に貯留させる貯湯運転、及び、貯湯タンク2に貯留されている水を用いて第1接続部3に接続されたガス燃焼加熱機器Aを通して給湯利用箇所1に給湯する給湯運転を実行可能に構成されている。
貯湯運転について説明する。
非ガス燃焼加熱機器側制御部18は、非ガス燃焼加熱機器Bを運転させるとともに、第1循環ポンプP1を作動させている。これにより、貯湯タンク2の水が、貯湯タンク2の下部から第4流路部位R4に取り出され、第4流路部位R4により非ガス燃焼加熱機器Bに供給される。非ガス燃焼加熱機器Bが運転されているので、非ガス燃焼加熱機器Bに供給される貯湯タンク2の水が非ガス燃焼加熱機器Bにて加熱される。図2に示すように、非ガス燃焼加熱機器Bとしてエンジン式コージェネレーション装置7aを採用した場合には、エンジン排熱加熱式熱交換器8にて貯湯タンク2の水が加熱される。
非ガス燃焼加熱機器側制御部18は、非ガス燃焼加熱機器Bを運転させるとともに、第1循環ポンプP1を作動させている。これにより、貯湯タンク2の水が、貯湯タンク2の下部から第4流路部位R4に取り出され、第4流路部位R4により非ガス燃焼加熱機器Bに供給される。非ガス燃焼加熱機器Bが運転されているので、非ガス燃焼加熱機器Bに供給される貯湯タンク2の水が非ガス燃焼加熱機器Bにて加熱される。図2に示すように、非ガス燃焼加熱機器Bとしてエンジン式コージェネレーション装置7aを採用した場合には、エンジン排熱加熱式熱交換器8にて貯湯タンク2の水が加熱される。
このようにして、貯湯タンク2から取り出されて貯湯ユニットYから非ガス燃焼加熱機器Bに供給された水は、非ガス燃焼加熱機器Bにて加熱された後、非ガス燃焼加熱機器Bから貯湯ユニットYに戻される。ユニット制御部16は、第1三方弁S1の状態を制御して、非ガス燃焼加熱機器Bにて加熱された第5流路部位R5の水に対する第6流路部位R6への配分量を調整しており、貯湯タンク2の上部に戻す水の温度を目標貯湯温度(例えば、70℃)になるように第1三方弁S1の状態を制御している。ちなみに、非ガス燃焼加熱機器側制御部18は、第1循環ポンプP1の回転速度を制御することで、非ガス燃焼加熱機器Bから貯湯ユニットYに戻す水の温度を調整することができる。したがって、この非ガス燃焼加熱機器側制御部18による第1循環ポンプP1の回転速度の制御と、ユニット制御部16による第1三方弁S1の状態の制御とを行うことで、貯湯タンク2の上部に戻す水の温度を目標貯湯温度とすることもできる。
給湯運転について説明する。
給湯運転では、ユニット制御部16が、第1開閉弁K1を開作動させることで、給水圧により貯湯タンク2の水を貯湯タンク2の上部から第2流路部位R2に取り出し、その取り出した水をガス燃焼加熱機器Aに供給してガス燃焼加熱機器Aを通して給湯利用箇所1に供給している。給湯利用箇所1にて要求されている給湯設定温度の水を給湯利用箇所1に供給するに当たり、図2(b)に示すように、貯湯タンク2の水をガス燃焼加熱機器Aにて加熱することなく給湯利用箇所1に供給する直接利用可の場合と、図2(a)に示すように、貯湯タンク2の水をガス燃焼加熱機器Aにて加熱して給湯利用箇所1に供給する直接利用不可の場合とがある。
給湯運転では、ユニット制御部16が、第1開閉弁K1を開作動させることで、給水圧により貯湯タンク2の水を貯湯タンク2の上部から第2流路部位R2に取り出し、その取り出した水をガス燃焼加熱機器Aに供給してガス燃焼加熱機器Aを通して給湯利用箇所1に供給している。給湯利用箇所1にて要求されている給湯設定温度の水を給湯利用箇所1に供給するに当たり、図2(b)に示すように、貯湯タンク2の水をガス燃焼加熱機器Aにて加熱することなく給湯利用箇所1に供給する直接利用可の場合と、図2(a)に示すように、貯湯タンク2の水をガス燃焼加熱機器Aにて加熱して給湯利用箇所1に供給する直接利用不可の場合とがある。
そこで、ユニット制御部16には、貯湯タンク2に貯留されている水の温度、及び、給湯利用箇所1にて要求されている給湯設定温度に基づいて、直接利用の可否を判定する判定手段19が備えられている。上述の如く、第1比例弁H1がユニット出口温度を調整自在な温度調整手段として構成されているので、ユニット制御部16には、直接利用可の場合及び直接利用不可の場合の夫々において、第1比例弁H1の開度を制御することによってユニット出口温度を適切な温度に調整する温度制御手段20も備えられている。
貯湯タンク2には、図示は省略するが、貯湯タンク2に貯留されている水の温度を検出する温度センサが設けられており、その温度センサの検出情報がユニット制御部16に入力されている。ユニット制御部16は、貯湯タンク2に設けられた温度センサの検出情報から貯湯タンク2に貯湯されている水の温度を取得するように構成されている。給湯利用箇所1にて要求されている給湯設定温度については、図外のリモコン等を用いて使用者により設定されており、ガス燃焼加熱機器側制御部17は、その図外のリモコン等との通信により給湯設定温度がどのような温度であるかの給湯設定温度情報を取得している。ユニット制御部16とガス燃焼加熱機器側制御部17の間についても各種の情報を通信自在に構成されているので、ユニット制御部16は、ガス燃焼加熱機器側制御部17との間での通信により給湯設定温度を取得している。このようにして、判定手段19は、貯湯タンク2に貯留されている水の温度、及び、給湯利用箇所1にて要求されている給湯設定温度を取得している。そして、判定手段19は、給湯設定温度t1に貯湯ユニットYからガス燃焼加熱機器Aに到達するまでの温度低下分Δtを加えた判定基準温度ta(=t1+Δt)と貯湯タンク2に貯留されている水の温度t2とを比較し、貯湯タンク2に貯留されている水の温度t2が判定基準温度ta以上であれば、直接利用可と判定し、貯湯タンク2に貯留されている水の温度t2が判定基準温度ta未満であれば、直接利用不可と判定している。ここで、貯湯ユニットYからガス燃焼加熱機器Aに到達するまでの温度低下分Δtについては、後述の如く、温度制御手段20が求めており、判定手段19は、温度制御手段20が求めた温度低下分Δtを用いている。
温度制御手段20は、判定手段19にて直接利用可と判定した場合に、図2(b)に示すように、ユニット出口温度を給湯設定温度以上の温度とするように第1比例弁H1の開度を制御する直接利用可温度制御を行うように構成されている。また、温度制御手段20は、判定手段19にて直接利用不可と判定した場合に、図2(a)に示すように、ユニット出口温度をガス燃焼加熱機器Aが加熱作動を行う加熱作動温度(例えば、30℃)以下とするように第1比例弁H1の開度を制御する直接利用不可温度制御を行うように構成されている。
図2(b)に示すように、直接利用可温度制御では、温度制御手段20が、貯湯ユニットYからガス燃焼加熱機器Aに供給される入水温度とユニット出口温度との温度差に基づいて、貯湯ユニットYからガス燃焼加熱機器Aに到達するまでの温度低下分Δtを求めている。例えば、貯湯ユニットYからガス燃焼加熱機器Aに到達するまでの温度低下分の初期値が配管長さや実験等により予め求められており、温度制御手段20が、予め求められた温度低下分を記憶している。そして、温度制御手段20は、給湯運転を行うと、その給湯運転中における入水温度及びユニット出口温度を取得して温度低下分Δtを求め、その求めた温度低下分Δtを更新して記憶している。
ここで、ユニット出口温度の取得については、貯湯ユニットYの第1温度センサT1にて検出しており、その第1温度センサT1にて検出されたユニット出口温度がユニット制御部16に入力されている。入水温度の取得については、ガス燃焼加熱機器Aの第2温度センサT2にて入水温度を検出しており、その第2温度センサT2にて検出された入水温度がガス燃焼加熱機器側制御部17に入力されている。ユニット制御部16は、ガス燃焼加熱機器側制御部17との間での通信により、第2温度センサT2にて検出された入水温度を取得している。このようにして、温度制御手段20は、給湯運転中における入水温度及びユニット出口温度を取得しており、その取得した入水温度とユニット出口温度との温度差をそのまま温度低下分Δtとして求めている。
温度制御手段20が貯湯ユニットYからガス燃焼加熱機器Aに到達するまでの温度低下分Δtを求めるに当たり、貯湯ユニットYからガス燃焼加熱機器Aに供給される入水温度に代えて、ガス燃焼加熱機器Aから給湯利用箇所1に供給される出湯温度を用いることもできる。この場合、出湯温度の取得については、ガス燃焼加熱機器Aの第3温度センサT3にて出湯温度を検出しており、その第3温度センサT3にて検出された出湯温度がガス燃焼加熱機器側制御部17に入力されている。ユニット制御部16は、ガス燃焼加熱機器側制御部17との間での通信により、第3温度センサT3にて検出された出湯温度を取得している。
直接利用可温度制御では、温度制御手段20が、ユニット出口温度を、求めた温度低下分Δtだけ給湯設定温度t1よりも高温とするように第1比例弁H1の開度を制御している。このようにして、図2(b)に示すように、貯湯タンク2の水をガス燃焼加熱機器Aにて加熱することなく給湯利用箇所1に供給する直接利用可の場合には、貯湯ユニットYからガス燃焼加熱機器Aに供給する供給温度をユニット出口温度(=t1+Δt)としている。
図2(a)に示すように、直接利用不可温度制御では、温度制御手段20が、ユニット出口温度を、給湯設定温度t1に求めた温度低下分Δtを加えた温度よりも設定温度tbだけ低い温度(=t1+Δt−tb)とするように第1比例弁H1の開度を制御している。ここで、設定温度tbは、ユニット出口温度が加熱作動温度よりも低くなるように設定されており、例えば10℃に設定されている。このようにして、図2(a)に示すように、貯湯タンク2の水をガス燃焼加熱機器Aにて加熱して給湯利用箇所1に供給する直接利用不可の場合には、貯湯ユニットYからガス燃焼加熱機器Aに供給する供給温度をユニット出口温度(=t1+Δt−tb)としている。
ガス燃焼加熱機器Aでは、ユニット制御部16とガス燃焼加熱機器側制御部17との間での通信により、ガス燃焼加熱機器側制御部17が、判定手段19による直接利用の可否についての判定結果を取得している。そこで、図2(b)に示すように、判定手段19にて直接利用可と判定した場合には、ガス燃焼加熱機器側制御部17が、ガスバーナ11を燃焼させることなく、第1給湯流路部位V1の水の全量を第3給湯流路部位V3に供給するように第2三方弁S2(バイパス水量調整弁に相当する)を切り換えて、第3給湯流路部位V3(バイパス水路に相当する)によって、ガス燃焼加熱機器Aに供給される水をガス燃焼式熱交換器12を通過させずにガス燃焼式熱交換器12をバイパスして給湯利用箇所1に供給している。
図2(a)に示すように、判定手段19にて直接利用不可と判定した場合には、ガス燃焼加熱機器側制御部17が、第2温度センサT2にて検出する入水温度及び第3温度センサT3にて検出する出湯温度に基づいて、その出湯温度が給湯設定温度となるように、ガスバーナ11の燃焼量を制御するとともに、第2三方弁S2によって第1給湯流路部位V1の水を第3給湯流路部位V3に配分して第2給湯流路部位V2の水に混合させるための、配分量を制御するように構成されている。このように、ガス燃焼加熱機器Aに備えられる第2三方弁S2(バイパス水量調整弁に相当する)は、給湯利用箇所1に供給される出湯温度を給湯設定温度にするためにガス燃焼式熱交換器12への水量と第3給湯流路部位V3への水量を調整自在に構成されている。
図2に基づいて、非ガス燃焼加熱機器Bとして、エンジン式コージェネレーション装置7aを採用した場合について説明したが、非ガス燃焼加熱機器Bとしては、図3に示すように、燃料電池排熱加熱式熱交換器9を備えた燃料電池式コージェネレーション装置7bを採用することもできる。図3では、非ガス燃焼加熱機器Bとして、燃料電池排熱加熱式熱交換器9を備えた燃料電池式コージェネレーション装置7bを採用しており、この燃料電池式コージェネレーション装置7bを第2接続部4に接続した場合を示している。
燃料電池式コージェネレーション装置7bは、複数の接続流路部位W3〜W4を用いて、第2接続部4に接続するとともに、貯湯ユニットYから燃料電池式コージェネレーション装置7bに供給される水を燃料電池排熱加熱式熱交換器9にて加熱して貯湯ユニットYに戻すように構成されている。複数の接続流路部位W3〜W4として、第2接続部4の一方と燃料電池排熱加熱式熱交換器9とを接続する第3接続流路部位W3と、燃料電池排熱加熱式熱交換器9と第2接続部4の他方とを接続する第4接続流路部位W4とが備えられている。第3接続流路部位W3の途中部位にはラジエータM1が備えられている。非ガス燃焼加熱機器側制御部18は、燃料電池排熱加熱式熱交換器9に供給する水の温度が上限温度(例えば40℃)以上となる場合には、ラジエータM1を作動させて、燃料電池排熱加熱式熱交換器9に供給される水の温度を上限温度(例えば40℃)以下となるようにしている。第4接続流路部位W4の途中部位に第2循環ポンプP2が備えられている。
本発明に係る温水供給システムの実施形態では、非ガス燃焼加熱機器Bとして燃料電池式コージェネレーション装置7bを採用した場合でも、図2を用いて説明した如く、貯湯運転や給湯運転を実行可能に構成されている。
貯湯運転においては、貯湯タンク2の下部から取り出された水を燃料電池排熱加熱式熱交換器9にて加熱し、その加熱された水を貯湯タンク2の上部に戻して、貯湯タンク2への貯湯を行うようにしている。
貯湯運転においては、貯湯タンク2の下部から取り出された水を燃料電池排熱加熱式熱交換器9にて加熱し、その加熱された水を貯湯タンク2の上部に戻して、貯湯タンク2への貯湯を行うようにしている。
給湯運転においては、図2を用いて説明したのと同様に、判定手段19が直接利用の可否を判定し、温度制御手段20が直接利用可温度制御及び直接利用不可温度制御を行うことで、直接利用可の場合及び直接利用不可の場合の夫々において、貯湯ユニットYからガス燃焼加熱機器Aに供給するユニット出口温度を適切な温度に調整している。また、判定手段19にて直接利用可と判定した場合には、図2(b)に示すように、ガス燃焼加熱機器側制御部17が、ガスバーナ11を燃焼させることなく、第1給湯流路部位V1の水の全量を第3給湯流路部位V3に供給するように第2三方弁S2を切り換えて、ガス燃焼加熱機器Aに供給される水をガス燃焼式熱交換器12を通過させずにガス燃焼式熱交換器12をバイパスして給湯利用箇所1に供給している。
非ガス燃焼加熱機器Bとしては、図4に示すように、太陽熱温水装置10を採用することもできる。図4では、非ガス燃焼加熱機器Bとして、太陽熱温水装置10を採用しており、この太陽熱温水装置10を第2接続部4に接続した場合を示している。
太陽熱温水装置10は、太陽熱にて水を加熱する太陽熱加熱式熱交換器13を備えており、複数の接続流路部位W5〜W6を用いて、第2接続部4に接続するとともに、貯湯ユニットYから太陽熱温水装置10に供給される水を太陽熱加熱式熱交換器13にて加熱して貯湯ユニットYに戻すように構成されている。複数の接続流路部位W5〜W6として、第2接続部4の一方と太陽熱加熱式熱交換器13とを接続する第5接続流路部位W5と、太陽熱加熱式熱交換器13と第2接続部4の他方とを接続する第6接続流路部位W6とが備えられている。第6接続流路部位W6の途中部位に第3循環ポンプP3が備えられている。
本発明に係る温水供給システムの実施形態では、非ガス燃焼加熱機器Bとして太陽熱温水装置10を採用した場合でも、図2を用いて説明した如く、貯湯運転や給湯運転を実行可能に構成されている。
貯湯運転においては、貯湯タンク2の下部から取り出された水を太陽熱加熱式熱交換器13にて加熱し、その加熱された水を貯湯タンク2の上部に戻して、貯湯タンク2への貯湯を行うようにしている。
貯湯運転においては、貯湯タンク2の下部から取り出された水を太陽熱加熱式熱交換器13にて加熱し、その加熱された水を貯湯タンク2の上部に戻して、貯湯タンク2への貯湯を行うようにしている。
給湯運転においては、図2を用いて説明したのと同様に、判定手段19が直接利用の可否を判定し、温度制御手段20が直接利用可温度制御及び直接利用不可温度制御を行うことで、直接利用可の場合及び直接利用不可の場合の夫々において、貯湯ユニットYからガス燃焼加熱機器Aに供給するユニット出口温度を適切な温度に調整している。また、判定手段19にて直接利用可と判定した場合には、図2(b)に示すように、ガス燃焼加熱機器側制御部17が、ガスバーナ11を燃焼させることなく、第1給湯流路部位V1の水の全量を第3給湯流路部位V3に供給するように第2三方弁S2を切り換えて、ガス燃焼加熱機器Aに供給される水をガス燃焼式熱交換器12を通過させずにガス燃焼式熱交換器12をバイパスして給湯利用箇所1に供給している。
図2〜図4では、ガス燃焼加熱機器Aとしてガス給湯器5を採用した場合を示しているが、ガス燃焼加熱機器Aとしては、図5に示すように、ガス給湯暖房機6を採用することもできる。第1接続部3にガス給湯暖房機6を接続したときにも、図2〜図4に示すように、ガス給湯器5を接続したときと同様に、第2接続部4に接続する非ガス燃焼加熱機器Bとして採用する機器を変更することができる。第1接続部3にガス給湯暖房機6を接続した場合については、図5に示すように、第2接続部4にエンジン式コージェネレーション装置7aを接続した場合のみを図示し、第2接続部4に燃料電池式コージェネレーション装置7bを接続した場合、及び、第2接続部4に太陽熱温水装置10を接続した場合については図示を省略する。
ガス給湯暖房機6は、ガス給湯器5と同様に、貯湯ユニットYから供給される水を給湯利用箇所1に供給するための構成を備えている。貯湯ユニットYから供給される水を給湯利用箇所1に供給するための構成については、図5では、三方弁や温度センサを省略して図示している。
ガス給湯暖房機6は、貯湯ユニットYからガス給湯暖房機6に供給される水をガスバーナの燃焼により加熱して給湯利用箇所1に供給自在なガス燃焼式熱交換器21を備えている。そして、ガス給湯暖房機6は、第4給湯流路部位V4及び第5給湯流路部位V5に加えて、貯湯ユニットYからガス給湯暖房機6に供給される水を、ガス燃焼式熱交換器21を通過させることなくガス燃焼式熱交換器21をバイパスさせて、給湯利用箇所1に供給自在な第6給湯流路部位V6(バイパス水路に相当する)を備えるとともに、その第6給湯流路部位V6にてガス燃焼式熱交換器21をバイパスさせる水の流量を調整自在なバイパス水量調整弁に相当する三方弁(図示省略)も備えている。
ガス給湯暖房機6は、貯湯ユニットYから供給される水を給湯利用箇所1に供給するとともに、図外の暖房負荷への熱供給も行うことができるように構成されている。そこで、図5に示すように、第1接続部3にガス給湯暖房機6を接続する場合には、貯湯ユニットYに、非ガス燃焼加熱機器Bにて加熱された水にて図外の暖房負荷(例えば、床暖房装置や浴室暖房装置)に供給する熱媒体を加熱する暖房負荷熱交換器14が備えられている。暖房負荷熱交換器14は、第5流路部位R5の途中部位に備えられており、図外の暖房負荷と暖房負荷熱交換器14との間で熱媒体を循環させる循環路15が備えられている。暖房負荷熱交換器14は、第5流路部位R5の水にて循環路15の熱媒体を加熱自在な液々熱交換器にて構成されている。第5流路部位R5には、暖房負荷熱交換器14を通過させることなく暖房負荷熱交換器14をバイパスさせる第1バイパス流路部位C1が備えられており、第5流路部位R5から第1バイパス流路部位C1への分岐箇所には、暖房負荷熱交換器14をバイパスさせて水を通流させるか否かを切換自在な第1切換弁L1が備えられている。
図示は省略するが、ガス給湯暖房機6には、貯湯ユニットYからガス給湯暖房機6に供給される水を加熱するガス燃焼式熱交換器21とは別に、もう1つガス燃焼式熱交換器が備えられている。そして、図外の暖房負荷と暖房負荷熱交換器14との間で熱媒体を循環させる循環路15は、暖房負荷熱交換器14を通過した熱媒体を、もう1つのガス燃焼式熱交換器に供給自在となっており、もう1つのガス燃焼式熱交換器を通過した熱媒体を図外の暖房負荷に供給するように構成されている。このようにして、循環路15の熱媒体は、暖房負荷熱交換器14、及び、ガス給湯暖房機6に備えられたもう1つのガス燃焼式熱交換器の双方にて加熱可能となっており、少なくとも一方の熱交換器にて加熱された熱媒体を図外の暖房負荷に供給可能となっている。
本発明に係る温水供給システムの実施形態では、ガス燃焼加熱機器Aとしてガス給湯暖房機6を採用した場合でも、図2を用いて説明した如く、貯湯運転や給湯運転を実行可能に構成されている。
貯湯運転においては、図外の暖房負荷から熱供給の要求があり図外の暖房負荷へ熱供給する暖房運転も同時に行う場合と暖房運転を行わない場合とがある。
暖房運転も同時に行う場合には、図5(a)に示すように、ガス給湯暖房機6のガス燃焼加熱機器側制御部17等が、図外の循環ポンプを作動させて、循環路15を通して熱媒体を循環させている。ユニット制御部16は、第5流路部位R5の水をそのまま第5流路部位R5に供給するように第1切換弁L1の状態を制御し、非ガス燃焼加熱機器Bにて加熱された水を暖房負荷熱交換器14に供給するようにしている。循環路15の熱媒体は、暖房負荷熱交換器14において非ガス燃焼加熱機器Bにて加熱された第5流路部位R5の水により加熱され、その加熱された循環路15の熱媒体が図外の暖房負荷に供給されて、その熱媒体の熱が暖房負荷での暖房に用いられる。第5流路部位R5の水は、暖房負荷熱交換器14を通過した後、貯湯タンク2の上部に供給される。
暖房運転も同時に行う場合には、図5(a)に示すように、ガス給湯暖房機6のガス燃焼加熱機器側制御部17等が、図外の循環ポンプを作動させて、循環路15を通して熱媒体を循環させている。ユニット制御部16は、第5流路部位R5の水をそのまま第5流路部位R5に供給するように第1切換弁L1の状態を制御し、非ガス燃焼加熱機器Bにて加熱された水を暖房負荷熱交換器14に供給するようにしている。循環路15の熱媒体は、暖房負荷熱交換器14において非ガス燃焼加熱機器Bにて加熱された第5流路部位R5の水により加熱され、その加熱された循環路15の熱媒体が図外の暖房負荷に供給されて、その熱媒体の熱が暖房負荷での暖房に用いられる。第5流路部位R5の水は、暖房負荷熱交換器14を通過した後、貯湯タンク2の上部に供給される。
暖房運転を行わず、貯湯運転のみを行う場合には、図5(b)に示すように、ユニット制御部16は、第5流路部位R5の水の全量を第1バイパス流路部位C1に供給するように第1切換弁L1の状態を制御し、非ガス燃焼加熱機器Bにて加熱された水を、暖房負荷熱交換器14を通過させることなく暖房負荷熱交換器14をバイパスさせて、貯湯タンク2の上部に供給するようにしている。このようにして、暖房負荷熱交換器バイパス手段が、ユニット制御部16、第1バイパス流路部位C1、及び、第1切換弁L1にて構成されている。
給湯運転においては、図2を用いて説明したのと同様に、判定手段19が直接利用の可否を判定し、温度制御手段20が直接利用可温度制御及び直接利用不可温度制御を行うことで、直接利用可の場合及び直接利用不可の場合の夫々において、貯湯ユニットYからガス給湯暖房機6に供給するユニット出口温度を適切な温度に調整している。また、判定手段19にて直接利用可と判定した場合には、ガス燃焼加熱機器側制御部17が、ガスバーナを燃焼させることなく、ガス給湯暖房機6に供給される水を、ガス燃焼式熱交換器21を通過させずにガス燃焼式熱交換器21をバイパスして給湯利用箇所1に供給している。
〔第2実施形態〕
この第2実施形態は、上記第1実施形態において、判定手段19及び温度制御手段20の別実施形態であり、その他の構成については上記第1実施形態と同様である。以下、判定手段19及び温度制御手段20の構成について中心に説明し、その他の構成については説明を省略する。
この第2実施形態は、上記第1実施形態において、判定手段19及び温度制御手段20の別実施形態であり、その他の構成については上記第1実施形態と同様である。以下、判定手段19及び温度制御手段20の構成について中心に説明し、その他の構成については説明を省略する。
上記第1実施形態では、判定手段19が、ユニット制御部16とガス燃焼加熱機器側制御部17との間での通信を行うことで給湯設定温度を取得し、貯湯タンク2の水の温度、及び、給湯設定温度に基づいて、直接利用の可否を判定している。温度制御手段20は、判定手段19にて直接利用可と判定した場合には直接利用可温度制御を行い、判定手段19にて直接利用不可と判定した場合には直接利用不可温度制御を行うようにしている。
それに対して、この第2実施形態では、温度制御手段20が、判定手段19による直接利用の可否の判定結果にかかわらず、直接利用不可温度制御を実行可能に構成されている。これにより、給湯運転では、貯湯ユニットYからガス燃焼加熱機器Aに供給される水の温度が、常時、ガス燃焼加熱機器Aが加熱作動を行う加熱作動温度(例えば、30℃)以下となる。したがって、ガス燃焼加熱機器Aでは、図2(a)に示すように、ガス燃焼加熱機器側制御部17が、第2温度センサT2にて検出する入水温度及び第3温度センサT3にて検出する出湯温度に基づいて、その出湯温度が給湯設定温度となるように、ガスバーナ11の燃焼量を制御するとともに、第2三方弁S2によって第1給湯流路部位V1の水を第3給湯流路部位V3に配分して第2給湯流路部位V2の水に混合させる、配分量を制御する。このように、ユニット制御部16とガス燃焼加熱機器側制御部17との間での通信を行わなくても、水を加熱して給湯設定温度の水を給湯利用箇所1に供給するというガス燃焼加熱機器Aに備えられた機能を活用して、給湯利用箇所1に給湯設定温度の水を供給することができる。
〔第3実施形態〕
上記第1実施形態では、非ガス燃焼加熱機器Bとして、コージェネレーション装置7a,7b或いは太陽熱温水装置10を採用する場合を例示したが、図6及び図7に示すように、非ガス燃焼加熱機器Bとして、コージェネレーション装置7a,7b及び太陽熱温水装置10に加えて、ヒートポンプ装置HPを採用することもできる。
上記第1実施形態では、非ガス燃焼加熱機器Bとして、コージェネレーション装置7a,7b或いは太陽熱温水装置10を採用する場合を例示したが、図6及び図7に示すように、非ガス燃焼加熱機器Bとして、コージェネレーション装置7a,7b及び太陽熱温水装置10に加えて、ヒートポンプ装置HPを採用することもできる。
図6では、第1接続部3にガス給湯器5を接続し、且つ、第2接続部4にヒートポンプ装置HPを接続した場合を示している。図7では、第1接続部3にガス給湯暖房機6を接続し、且つ、第2接続部4にヒートポンプ装置HPを接続した場合を示している。図6及び図7では、ガス給湯器5及びガス給湯暖房機6について、温度センサや三方弁を省略して図示している。
図6及び図7に示すように、ヒートポンプ装置HPは、複数の接続流路部位W7〜W8を用いて、第2接続部4に接続するとともに、貯湯ユニットYからヒートポンプ装置HPに供給される水を凝縮器23にて加熱して貯湯ユニットYに戻すように構成されている。ヒートポンプ装置HPは、圧縮機22、凝縮器23、膨張弁24、蒸発器25の順に媒体(冷媒)を循環させる媒体回路26を備えた圧縮式ヒートポンプ装置にて構成されている。ヒートポンプ装置HPの媒体(冷媒)は、蒸発器25において外気等から熱を取得し、凝縮器23は、ヒートポンプ装置HPの媒体(冷媒)が外気等から取得した熱により水を加熱自在に構成されている。複数の接続流路部位W7〜W8として、第2接続部4の一方と凝縮器23とを接続する第7接続流路部位W7と、凝縮器23と第2接続部4の他方とを接続する第8接続流路部位W8とが備えられている。第8接続流路部位W8の途中部位に第4循環ポンプP4が備えられている。
本発明に係る温水供給システムの実施形態では、非ガス燃焼加熱機器Bとしてヒートポンプ装置HPを採用した場合でも、図2を用いて説明した如く、貯湯運転や給湯運転を実行可能に構成されている。このときの貯湯運転や給湯運転については、図2を用いて説明したものと同様であるので、説明は省略する。
この第3実施形態において、ヒートポンプ装置HPについては、圧縮機22、凝縮器23、膨張弁24、蒸発器25を備えた圧縮式ヒートポンプ装置を例示しているが、例えば、吸収器、再生器、凝縮器、蒸発器を備えた吸収式ヒートポンプ装置をヒートポンプ装置として用いることもできる。
〔別実施形態〕
(1)上記第1〜第3実施形態では、貯湯ユニットYに第1三方弁S1を設けているが、この第1三方弁S1に代えて、第5流路部位R5において第6流路部位R6の接続箇所と貯湯タンク2の上部との間の部位に開閉弁又は比例弁を設けるとともに、第6流路部位R6の途中部位に開閉弁又は比例弁を設けることができる。
(1)上記第1〜第3実施形態では、貯湯ユニットYに第1三方弁S1を設けているが、この第1三方弁S1に代えて、第5流路部位R5において第6流路部位R6の接続箇所と貯湯タンク2の上部との間の部位に開閉弁又は比例弁を設けるとともに、第6流路部位R6の途中部位に開閉弁又は比例弁を設けることができる。
(2)上記第1〜第3実施形態では、貯湯ユニットYに第1比例弁H1を設けているが、この第1比例弁H1に代えて、第2流路部位R2と第3流路部位R3との接続箇所に三方弁を設け、この三方弁の状態を制御することで、ユニット出口温度を調整することもできる。
(3)上記第1〜第3実施形態では、ガス燃焼加熱機器Aに第2三方弁S2を設けているが、この第2三方弁S2に代えて、第1給湯流路部位V1において第3給湯流路部位V3の接続箇所とガス燃焼式熱交換器12との間の部位に開閉弁又は比例弁を設けるとともに、第3給湯流路部位V3の途中部位に開閉弁又は比例弁を設けることができる。さらに、第2三方弁S2に代えて、第2給湯流路部位V2と第3給湯流路部位V3との接続箇所に三方弁を設けることもできる。
(4)上記第1〜第3実施形態では、非ガス燃焼加熱機器Bとして、コージェネレーション装置7a,7bや太陽熱温水装置10の1つの機器を採用し、その1つの機器を貯湯ユニットYに接続する場合を示している。これに代えて、非ガス燃焼加熱機器Bとして、コージェネレーション装置7a,7bと太陽熱温水装置10との2つの機器を採用し、2つの機器を貯湯ユニットYに接続して実施することも可能である。
本発明は、給湯利用箇所に供給する水を貯留する貯湯タンクを備え、ガス燃焼加熱機器及び非ガス燃焼加熱機器についてどの機器を採用するかの選択に対して、コストアップを招くことなく、柔軟に且つ容易に対応することができながら、ガス燃焼加熱機器にて加熱することなく給湯利用箇所に水を供給する直接利用可の場合、及び、ガス燃焼加熱機器にて加熱して給湯利用箇所に水を供給する直接利用不可の場合の夫々において、貯湯タンクの水を利用して給湯設定温度の水を給湯利用箇所へ供給することを適切に行うことができる各種の温水供給システムに適応可能である。
1 給湯利用箇所
2 貯湯タンク
5 ガス給湯器
6 ガス給湯暖房機
7a,7b コージェネレーション装置
10 太陽熱温水装置
12 ガス燃焼式熱交換器
14 暖房負荷熱交換器
16 ユニット制御部(暖房負荷熱交換器バイパス手段)
19 判定手段
20 温度制御手段
21 ガス燃焼式熱交換器
A ガス燃焼加熱機器
B 非ガス燃焼加熱機器
C1 第1バイパス流路部位(暖房負荷熱交換器バイパス手段)
HP ヒートポンプ装置
L1 第1切換弁(暖房負荷熱交換器バイパス手段)
M1 ラジエータ
H1 第1比例弁(温度調整手段)
S2 第2三方弁(バイパス水量調整弁)
Y 貯湯ユニット
V3 第3給湯流路部位(バイパス水路)
V6 第6給湯流路部位(バイパス水路)
2 貯湯タンク
5 ガス給湯器
6 ガス給湯暖房機
7a,7b コージェネレーション装置
10 太陽熱温水装置
12 ガス燃焼式熱交換器
14 暖房負荷熱交換器
16 ユニット制御部(暖房負荷熱交換器バイパス手段)
19 判定手段
20 温度制御手段
21 ガス燃焼式熱交換器
A ガス燃焼加熱機器
B 非ガス燃焼加熱機器
C1 第1バイパス流路部位(暖房負荷熱交換器バイパス手段)
HP ヒートポンプ装置
L1 第1切換弁(暖房負荷熱交換器バイパス手段)
M1 ラジエータ
H1 第1比例弁(温度調整手段)
S2 第2三方弁(バイパス水量調整弁)
Y 貯湯ユニット
V3 第3給湯流路部位(バイパス水路)
V6 第6給湯流路部位(バイパス水路)
Claims (8)
- 給湯利用箇所に供給する水を貯留する貯湯タンクを備えた温水供給システムであって、
前記貯湯タンクを備えるとともに、前記貯湯タンクから取り出した水を加熱して前記給湯利用箇所に供給自在にガス燃焼加熱機器が接続自在で、且つ、前記貯湯タンクから取り出した水を加熱して前記貯湯タンクに戻すように前記ガス燃焼加熱機器以外の非ガス燃焼加熱機器が接続自在な貯湯ユニットが備えられ、
前記貯湯ユニットには、前記非ガス燃焼加熱機器であるコージェネレーション装置及び太陽熱温水装置の少なくとも一方が接続可能で、且つ、前記ガス燃焼加熱機器であるガス給湯器或いはガス給湯暖房機の何れかが接続可能であり、前記貯湯ユニットから前記貯湯ユニットに接続される前記ガス燃焼加熱機器に供給する水の温度であるユニット出口温度を調整自在な温度調整手段が備えられ、
前記貯湯タンクの水の温度、及び、前記給湯利用箇所にて要求されている給湯設定温度に基づいて、前記貯湯タンクの水を前記貯湯ユニットに接続される前記ガス燃焼加熱機器にて加熱することなく前記給湯利用箇所に供給する直接利用可であるか、或いは、前記貯湯タンクの水を前記貯湯ユニットに接続される前記ガス燃焼加熱機器にて加熱して前記給湯利用箇所に供給する直接利用不可であるかの直接利用の可否を判定する判定手段と、
前記判定手段にて直接利用可と判定した場合には、前記ユニット出口温度を前記給湯設定温度以上の温度とするように前記温度調整手段の作動を制御する直接利用可温度制御を行い、前記判定手段にて直接利用不可と判定した場合には、前記ユニット出口温度を前記ガス燃焼加熱機器が加熱作動を行う加熱作動温度以下とするように前記温度調整手段の作動を制御する直接利用不可温度制御を行う温度制御手段とを備えている温水供給システム。 - 前記温度制御手段は、前記直接利用可温度制御において、前記ユニット出口温度を、前記貯湯ユニットから前記貯湯ユニットに接続される前記ガス燃焼加熱機器に到達するまでの温度低下分だけ前記給湯設定温度よりも高温とするように前記温度調整手段の作動を制御する請求項1に記載の温水供給システム。
- 前記温度制御手段は、前記貯湯ユニットから前記貯湯ユニットに接続される前記ガス燃焼加熱機器に供給される入水温度或いは前記貯湯ユニットに接続される前記ガス燃焼加熱機器から前記給湯利用箇所に供給される出湯温度と、前記ユニット出口温度との温度差に基づいて、前記貯湯ユニットから前記貯湯ユニットに接続される前記ガス燃焼加熱機器に到達するまでの温度低下分を求める請求項2に記載の温水供給システム。
- 前記ガス燃焼加熱機器には、前記ガス燃焼加熱機器に供給される水をガスバーナの燃焼により加熱して前記給湯利用箇所に供給自在なガス燃焼式熱交換器と、前記ガス燃焼式熱交換器を通過させずに前記ガス燃焼式熱交換器をバイパスして前記給湯利用箇所に供給するバイパス水路と、前記給湯利用箇所に供給される出湯温度を前記給湯設定温度にするために前記ガス燃焼式熱交換器への水量と前記バイパス水路への水量を調整するバイパス水量調整弁が備えられ、前記判定手段にて直接利用可と判定した場合には、前記バイパス水量調整弁を前記バイパス水路側にして、前記ガス燃焼加熱機器に供給される水を前記ガス燃焼式熱交換器を通過させずに前記ガス燃焼式熱交換器をバイパスして前記給湯利用箇所に供給する請求項1〜3の何れか1項に記載の温水供給システム。
- 前記温度制御手段は、前記判定手段による直接利用の可否の判定結果にかかわらず、前記直接利用不可温度制御を実行可能に構成されている請求項1〜4の何れか1項に記載の温水供給システム。
- 前記ガス燃焼加熱機器の1つであるガス給湯暖房機を前記貯湯ユニットに接続する場合には、前記非ガス燃焼加熱機器にて加熱された水にて暖房負荷に供給する熱媒体を加熱する暖房負荷熱交換器が備えられている請求項1〜5の何れか1項に記載の温水供給システム。
- 前記非ガス燃焼加熱機器にて加熱された水を前記暖房負荷熱交換器を通過させることなく前記暖房負荷熱交換器をバイパスさせて前記貯湯タンクに供給する暖房負荷熱交換器バイパス手段を備えている請求項6に記載の温水供給システム。
- 前記貯湯ユニットには、前記非ガス燃焼加熱機器であるヒートポンプ装置が接続可能に構成されている請求項1〜7の何れか1項に記載の温水供給システム。
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- 2010-11-16 JP JP2010256170A patent/JP2012107793A/ja active Pending
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