JP2012127634A - 貯湯式給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】熱源機で加熱し貯湯タンクで貯湯した湯を出湯端末から出湯する貯湯式給湯システムにおいて、即湯用のポンプを必要とせず、構成を簡単にし低コスト、かつ加熱効率良く即湯化を図る。
【解決手段】貯湯式給湯システム１は、給水を加熱する熱源機２と、熱源機２で加熱された湯を貯留する貯湯タンク３と、貯湯タンク３からの湯を出湯配管４を介して出湯するカラン５とを備える。貯湯タンク３はその貯湯タンク３から熱源機２までの距離より、貯湯タンク３からカラン５までの距離が短くなるようにカラン５の直近に配置されている。これにより、貯湯タンク３からカラン５までの出湯配管４の長さを短くでき、カラン５からの出湯時に、出湯配管４での給湯温度の低下を抑制することができるので、即湯用のポンプを必要とせず、構成を簡単にして低コスト。かつ加熱効率良く即湯化を図ることができる。
【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、出湯端末と貯湯タンクとを接続する配管内に貯湯タンク内の湯を循環させることにより、配管内の湯水温度を高温に保ち、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知られている（例えば、特許文献１参照）。

ところが、このような循環式の貯湯式給湯システムにおいては、即湯用ポンプや開閉弁、逆止弁等が必要とされるため、構成が複雑となりコスト高となっていた。

また、貯湯式給湯システムにおいて、屋外に配置された貯湯タンクから出湯端末（カラン等）の使用箇所まで長い配管を施工している場合、循環式でないものでは、直ぐに適温で給湯できない。これを改善するために、電気ヒータを備えた小型タンクを使用箇所近辺に設置するものがある。しかし、この構成においては、電気ヒータ加熱であるため、加熱効率が低く、効率的でなかった。

特開２００８−１５７５５１号公報

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、即湯用のポンプや、加熱用のヒータを必要とせず、低コスト、かつ加熱効率良く即湯化が可能となる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本発明の貯湯式給湯システムは、熱源機と、該熱源機で加熱された湯を貯留する貯湯タンクと、該貯湯タンクからの湯を出湯配管を介して出湯する出湯端末と、を備えた貯湯式給湯システムにおいて、前記貯湯タンクは、該タンクから前記熱源機までの距離より該タンクから前記出湯端末までの距離が短くなるように前記出湯端末の直近に配置されていることを特徴とする。

この貯湯式給湯システムにおいて、１つの熱源機に対して前記出湯端末を複数備えると共に、該出湯端末毎に貯湯タンクを備え、前記熱源機と前記貯湯タンクの各々とを接続し、前記熱源機で加熱された湯を循環させて前記貯湯タンクに貯湯するための湯沸き上げ配管と、この配管中に介在され、前記熱源機からの湯が貯湯される貯湯タンクを切替える切替弁と、を有していることが好ましい。

この貯湯式給湯システムにおいて、湯の使用があった貯湯タンクへの沸き上げを行うように前記切替弁を制御する制御部を有していることが好ましい。

この貯湯式給湯システムにおいて、前記各出湯端末毎に出湯の優先度が予め設定されており、前記制御部は、前記優先度の高い出湯端末へ優先的に出湯するように前記切替弁を制御することが好ましい。

本発明の貯湯式給湯システムによれば、貯湯タンクから出湯端末までの出湯配管の長さを短くでき、出湯配管での給湯温度の低下を抑制できるので、即湯用のポンプを必要とせず、構成を簡単にでき低コスト、かつ加熱効率良く即湯化を図ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る貯湯式給湯システムの構成図。 本発明の第２の実施形態に係る貯湯式給湯システムの構成図。 同上システムにおける動作を説明するためのフローチャート。 本発明の第３の実施形態に係る貯湯式給湯システムの構成図。 同上システムにおける動作を説明するためのフローチャート。

本発明の第１の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。図１に示されるように、本実施形態の貯湯式給湯システム１は、給水を加熱する熱源機２と、熱源機２で加熱された湯を貯留する貯湯タンク３と、貯湯タンク３からの湯を出湯配管４を介して出湯するカラン（出湯端末）５とを備える。この貯湯式給湯システム１においては、貯湯タンク３は、その貯湯タンク３から熱源機２までの距離より、貯湯タンク３からカラン５までの距離が短くなるようにカラン５の直近に配置されている。貯湯タンク３はその底部で給水管６により市水が給水される。ここでは、貯湯タンク３は、従来の数１００リットル以上等の大型ではなく、例えばその十分の一程度の屋内に設置可能な小型タンク（例えば、５０リットル程度又はそれ以下）とし、温湯の使用箇所に近い店舗内に配置され、熱源機２は店舗外に配置されている。

熱源機２は、ここでは、給水を沸かし上げるヒートポンプ（ＨＰと略す）２１からなり、自然冷媒（ＣＯ_２）を用いた熱交換式の電気給湯器とし、大気の熱を自然冷媒に移し、その熱で貯湯タンク３から循環する水を加熱する。この熱源機２は貯湯タンク３の底部と戻し配管７で繋がっており、戻し配管７からの水を加熱し、この加熱した湯を送り配管８を介して貯湯タンク３の頂部に送る。これら戻し配管７と送り配管８は、それぞれ熱源機２で加熱された湯を循環させて貯湯タンク３に貯湯するための湯沸き上げ用の湯沸き上げ配管を形成している。なお、ＨＰ２１は、単数又は複数台を用いればよい。また、ＨＰ２１は、通常２０〜３０メートルの長さの給水配管で貯湯タンク３と繋いでも沸き上げ可能とされ、屋外に配置された状態で、屋内の貯湯タンク３に給湯することは十分可能となっている。

貯湯タンク３は、断熱材を用いて熱源機２で加熱された湯を保温しながら貯留する機能を有する。貯湯タンク３はカラン５が開放されると、その頂部から高温水を出湯配管４を介して出湯する。また、貯湯タンク３はＨＰ２１を備えた熱源機２により、ヒータ式のタンクに比べて加熱効率良く加熱される。

次に、貯湯式給湯システム１の動作について説明する。カラン５が開かれ、貯湯タンク３から出湯が行われると、給水圧によってその出湯分だけ水が給水管６を通って貯湯タンク３の底部に入る。熱源機２は、内蔵の循環ポンプによって貯湯タンク３の底部の水を戻し配管７を介して吸引して加熱する。加熱された湯は、送り配管８を通り貯湯タンク３の頂部に供給され、頂部に貯湯されていた高温湯が出湯配管４を通ってカラン５から出湯される。なお、出湯配管４から出湯される温湯は、例えば出湯配管４から出湯される高温水と給水管６からの水とを混合弁（不図示）で混合し、その混合湯を所定温度に調整してからカラン５へ給湯してもよい。また、貯湯タンク３に、温度センサをその側壁の上部から下部にかけて複数備え、この温度センサからの検知温度を基に、混合湯の温度を一定にするように混合弁を制御してもよい。また、この熱源機２による加熱は、上記複数の温度センサで検出される貯湯タンク３内の残湯量に基いて、熱源機２を沸き上げるように制御してもよい。

本実施形態によれば、貯湯タンク３をカラン５の直近に配置したことにより、貯湯タンク３とカラン５とを繋ぐ出湯配管４の長さを極めて短くすることができるので、出湯配管４中での湯温低下を抑制することができる。これにより、使用時にカラン５から直ぐに湯を出湯できると共に、即湯用のポンプを必要しない簡単な構成により低コスト、かつタンク加熱用のヒータを用いることなく加熱効率良く即湯することができる。

また、貯湯タンク３を小型にして、屋内のスペースに配置可能としているので、貯湯タンク３を湯の使用場所の近くに配置し易くなる。従って、貯湯タンク３をカラン５が配置される、例えば洗面所や台所等の流し台の直ぐ下などに設置すれば、配管距離をより短くでき（例えば、１ｍ〜２ｍ以内）、即湯効果は大きい。

本発明の第２の実施形態に係る貯湯式給湯システムについて、図２及び図３を参照して説明する。図２に示されるように、本実施形態の貯湯式給湯システム１は、１つの熱源機２に対して複数のカラン５（５ａ、５ｂ）を備え、カラン５毎に貯湯タンク３（３ａ、３ｂ）を有し、貯湯タンク３を切替える切替弁９と、切替弁９を制御する制御部１０とを備える。切替弁９は、熱源機２からの湯が貯湯される貯湯タンク３ａ、３ｂ（総称して３）を切替える。制御部１０は、湯の使用があった貯湯タンク３への沸き上げを行うように切替弁９を制御すると共に、本システム全体を制御する。また、貯湯タンク３ａ、３ｂへの各給水管６中には、給水量を測定するの流量計（フローメータ）１１，１２がそれぞれ配置されており、各貯湯タンク３ａ、３ｂからの出湯量が計測されることにより、どの貯湯タンクが出湯されているかが検出される。なお、切替弁９は、制御部１０からの制御信号により、自動的に接続される配管を切替えるようになっている。

熱源機２は、湯沸き上げ用の戻し配管７１，７２，７３（総称して７）及び送り配管８１，８２，８３（総称して８）とにより、貯湯タンク３ａ、３ｂの各々と接続され、切替弁９は、この戻し配管７中に介在されている。具体的には、戻し配管７１は熱源機２と三方弁からなる切替弁９の出力端とを繋ぐように接続され、戻し配管７２，７３は切替弁９の２つの入力端と、貯湯タンク３ａ、３ｂの各底部とをそれぞれ繋ぐように接続されている。また、熱源機２から出た戻し配管８１は、貯湯タンク３ａの貯部に接続される送り配管８２と、貯湯タンク３ｂの貯部に接続される送り配管８３とに分岐され、各貯湯タンク３ａ、３ｂに熱源機２からの高温湯を給湯する。

制御部１０は、ＣＰＵ等を有し、流量計１１、１２、及び切替弁９と有線又は無線の信号ラインで結ばれている。制御部１０は、流量計１１、１２から送られる流量検出信号に基いて、カラン５ａ、５ｂのうち、どちらのカランが使用され、貯湯タンク３ａ、３ｂのうち、どちらの貯湯タンクから出湯されたかを検出し、その検出信号に基き切替弁９を切替制御する。制御部１０は、例えば貯湯タンク３ａで出湯があった場合は、切替弁９を貯湯タンク３ａ側に切替えて貯湯タンク３ａの底部からの戻し配管７２を戻し配管７１に接続し、熱源機２を沸き上げ、貯湯タンク３ａに高温湯が給湯されるように制御する。また、貯湯タンク３ｂで出湯があった場合は、上記と同様に、切替弁９を貯湯タンク３ｂ側に切替えて、貯湯タンク３ｂの底部からの戻し配管７３を戻し配管７１に接続し、貯湯タンク３ｂに高温湯が給湯されるように制御する。

本実施形態の制御部１０による貯湯タンクの切替判定の動作について、図３を参照して説明する。制御部１０は、流量計１１、１２で検出された流量検出信号に基いてカラン５ａで湯の使用があったときは（Ｓ１でＹｅｓ）、切替弁９を貯湯タンク３ａ側に切替え（Ｓ２）、熱源機２のＨＰ２１の沸き上げを開始する（Ｓ３）。ついで、貯湯タンク３ａの温湯が沸き上がった（満タンという）ときは（Ｓ４でＹｅｓ）、切替弁９を貯湯タンク３ｂ側に切替えて（Ｓ５）沸き上げる。そこで、貯湯タンク３ｂの温湯が満タンになったときは（Ｓ６でＹｅｓ）、ＨＰ２１の沸き上げを終了し（Ｓ７）、ステップＳ１に戻る。ここでは、制御部１０はカラン５ａで湯が使用された場合は、先ず、貯湯タンク３ａの湯を満タンにして湯切れを防止してから、貯湯タンク３ｂの湯を満タンにしておき、貯湯タンク３ｂからの出湯に湯切れなく直ぐ対応できるようにしている。

次に、制御部１０はステップＳ１でＮｏのときは、カラン５ｂで湯の使用があると（Ｓ８でＹｅｓ）、切替弁９を貯湯タンク３ｂ側に切替え（Ｓ９）、ＨＰ２１の沸き上げを開始し（Ｓ１０）、ステップＳ８でＮｏときは、ステップＳ１に戻る。ついで、貯湯タンク３ｂの温湯が満タンになったときは（Ｓ１１でＹｅｓ）、切替弁９を貯湯タンク３ａ側に切替えて（Ｓ１２）沸き上げ、貯湯タンク３ａの温湯が満タンになったときは（Ｓ１３でＹｅｓ）、ステップＳ７に進み、以下同様の動作を繰り返す。このようにして、制御部１０は、カラン５ａで湯の使用がなく、カラン５ｂで湯の使用がある場合は、先ず、貯湯タンク３ｂの湯を満タンにして湯切れを防止してから、貯湯タンク３ａの湯を満タンにしておき、貯湯タンク３ａからの出湯に備えるように制御する。

本実施形態の貯湯式給湯システム１によれば、１つの熱源機２から２つの貯湯タンク３ａ、３ｂに給湯するので、熱源機２を全貯湯タンクに共用でき、貯湯タンク毎に熱源機２を設ける場合に比べ、熱源機２の導入台数を抑制することができる。

また、貯湯タンク３ａ、３ｂのいずれかが使用された場合は、先ず、出湯されている貯湯タンクの湯を満タンにするので、湯切れが発生する前に、使用した湯量分を沸き上げることができ、使用する貯湯タンクの湯切れを防止すことができる。また、使用されている貯湯タンクの湯を満タンにした後、必ず使用されていない貯湯タンクの湯を満タンにしておくので、使用されていない貯湯タンクが使用されるとき、直ぐに温湯を出湯することができる。また、即湯循環のための即湯用ポンプや、ヒータ式の加熱機を使用しないので、低コストで、かつ加熱効率良く即湯を可能とする。

本発明の第３の実施形態に係る貯湯式給湯システムについて、図４及び図５を参照して説明する。図４に示されるように、本実施形態の貯湯式給湯システム１は、前記実施形態において、各カラン５ａ、５ｂ毎に出湯の優先度を予め設定する入力部１３をさらに備えたものである。本実施形態の貯湯式給湯システム１においては、入力部１３により、各カラン５ａ、５ｂ毎に出湯の優先度が予め設定されており、制御部１０は、この設定された優先度の高いカランへ優先的に出湯するように切替弁９を制御する。

入力部１３は、ユーザがカランの優先度等の入力操作をできるタッチパネルやキーボード等の入力装置を有し、入力された優先度情報は制御部１０に伝達される。制御部１０は、例えば、複数のカランから同時に出湯があったとき、入力部１３からの優先度情報に基いて切替弁９を切替え、優先度の高い貯湯タンクを沸き上げるように制御する。

本実施形態の制御部１０による貯湯タンクの切替判定の動作について、図５を参照して説明する。本実施形態のフローチャートは、前記実施形態のフローチャートのステップＳ３とＳ４の間に、新たにステップＳ１４、Ｓ１５が挿入され、ステップＳ１０とＳ１１の間に、新たにステップＳ１６、Ｓ１７が挿入された点が異なり、他は同じである。従って、これらの異なる点について説明する。

制御部１０は、カラン５ａの使用があり、ＨＰ２１により貯湯タンク３ａの沸き上げが開始され（Ｓ３）、カラン５ａがカラン５ｂよりも優先度が高く設定されている場合には（Ｓ１４でＹｅｓ）、ステップＳ４へ進み、貯湯タンク３ａの湯を満タンまで沸き上げる。また、ステップＳ１４でＮｏの場合には、ステップＳ１５に進み、貯湯タンク３ｂの湯が満タンの場合には（Ｓ１５でＹｅｓ）、ステップＳ４へ進む。ステップＳ１５でＮｏの場合は、ステップＳ９に進み、切替弁９を貯湯タンク３ｂ側に切替える。なお、ステップＳ４でＮｏのときはステップＳ１４に戻る。このようにして、カラン５ａの使用状態においては、貯湯タンク３ａはカラン５ａに出湯の優先度が高く設定されていれば、優先的に湯が満タンになるまで沸き上げられ、湯切れが生じない。また、カラン５ａは優先度設定されていなくても、貯湯タンク３ｂが満タンであれば、沸き上げが開始される。

次に、制御部１０は、カラン５ｂの使用があり、ＨＰ２１で貯湯タンク３ｂの沸き上げが開始され（Ｓ１０）、カラン５ｂの出湯の優先度がカラン５ａよりも高い場合には（Ｓ１６でＹｅｓ）、ステップＳ１１へ進み、貯湯タンク３ｂの湯を満タンまで沸き上げる。また、ステップＳ１６でＮｏの場合は、貯湯タンク３ａの湯が満タンのとき（Ｓ１７でＹｅｓ）、ステップＳ１１へ進む。ステップＳ１７でＮｏの場合は、ステップＳ２に進み、切替弁９を貯湯タンク３ａ側に切替える。なお、ステップＳ１１でＮｏのときは、ステップＳ１６に戻る。このようにして、カラン５ｂの使用状態においては、貯湯タンク３ｂはカラン５ｂに出湯の優先度が高く設定されていれば、優先的に湯が満タンになるまで沸き上げられ、湯切れが生じない。また、カラン５ｂは優先度設定されていなくても、貯湯タンク３ａが満タンであれば、沸き上げが開始される。

本実施形態の貯湯式給湯システム１によれば、１つの熱源機２で複数のカラン５ａ、５ｂに給湯する際、優先度の高いカランに出湯する貯湯タンクに優先的に貯湯されるので、例えば、湯切れしてはいけないカランへの給湯を確保することができる。

なお、本発明は、上記の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、上記各実施形態では、カラン及び貯湯タンクが２台の場合を示したが、それらを２個以上配置してもよい。また、カラン及び貯湯タンクの使用状況に合わせ、熱源機のヒートポンプを２台以上設けてもよい。また、出湯端末側に温度センサを設け、出湯温度が一定になるように、熱源機又は出湯温度調整用の混合器を制御してもよい。

１ 貯湯式給湯システム
２ 熱源機
２１ ヒートポンプ（熱源機）
３、３ａ、３ｂ 貯湯タンク
４ 出湯配管
５、５ａ、５ｂ カラン（出湯端末）
７ 戻し配管（湯沸き上げ配管）
８ 送り配管（湯沸き上げ配管）
９ 切替弁
１０ 制御部

Claims (4)

1. 熱源機と、該熱源機で加熱された湯を貯留する貯湯タンクと、該貯湯タンクからの湯を出湯配管を介して出湯する出湯端末と、を備えた貯湯式給湯システムにおいて、
   前記貯湯タンクは、該タンクから前記熱源機までの距離より該タンクから前記出湯端末までの距離が短くなるように前記出湯端末の直近に配置されていることを特徴とする貯湯式給湯システム。
2. １つの熱源機に対して前記出湯端末を複数備えると共に、該出湯端末毎に貯湯タンクを備え、
   前記熱源機と前記貯湯タンクの各々とを接続し、前記熱源機で加熱された湯を循環させて前記貯湯タンクに貯湯するための湯沸き上げ配管と、この配管中に介在され、前記熱源機からの湯が貯湯される貯湯タンクを切替える切替弁と、を有してい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. 湯の使用があった貯湯タンクへの沸き上げを行うように前記切替弁を制御する制御部を有してい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。
4. 前記各出湯端末毎に出湯の優先度が予め設定されており、
   前記制御部は、前記優先度の高い出湯端末へ優先的に出湯するように前記切替弁を制御することを特徴する請求項３に記載の貯湯式給湯システム。

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