JP2012180952A - 一次側熱源と二次側熱源を備えた給水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一次側熱源１からの熱を回収する蓄熱部５を備えた熱回収ユニットＡと、一次温水をさらに加熱する二次側熱源１１と給湯設備１３とを備えた給湯設備Ｃとからなる給湯システムＡにおいて、蓄熱部５に貯留されている水を必要時に再加熱することを可能とし、それにより、蓄熱部５内の温水が汚染するのを回避できるようにする。
【解決手段】給湯システムＡは、蓄熱槽５の出口水温度を測温する測温計ＴＥＷ１ａを備える。蓄熱槽５内の温水が所定時間にわたって所定温度以下であり、かつ所定時間内に所定回数だけ使用されないことを測温計ＴＥＷ１ａからの情報により制御手段５０が検知したとき、制御手段は遮断弁ＳＶＡを閉、ＳＶＣ，ＳＶＢ，ＳＶＤを開に切り替える。それにより、給水はバイパス配管２０から熱源機に至り、蓄熱槽５内の温水は熱源機１１で再加熱された後、蓄熱槽５に戻される。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば太陽熱集熱器で集熱された熱やコジェネレーションシステムからの排ガスの持つ熱を一次側熱源として用いて予熱された一次温水を蓄熱部に貯湯するようにした熱回収ユニットと、前記蓄熱部に貯水された一次温水をさらに加熱する二次側熱源と該再加熱された二次温水を温湯使用場所に給湯する給湯設備とを備えた給湯システムに関する。

上記した形態の給湯システムは知られている。そのようなシステムにおいて、一次側熱源としての太陽熱やコジェネレーションシステムからの排ガスの熱は、熱供給源としては不安定なものであり、太陽熱の場合は天候次第であり、コジェネレーションシステムからの排ガスの場合はシステムに負荷された熱需要あるいは電力需要の大小に左右される。そのために、例えば太陽熱利用給湯システムにおいて、太陽熱集熱器側の温水温度（一次温水の温度）を長時間にわたって所望する一定温度に維持することは困難であり、二次温水を得るための二次側熱源の加熱（補助熱源機による補助加熱）を、太陽熱集水器側の一次温水の温度に応じて開始したり停止したりすることで、使用者が所望する温度の給湯（二次温水）が得られるようにした太陽熱利用給湯システムが、特許文献１あるいは２等に提案されている。

特開２００２−２１３８１８号公報 特開２００２−２１３８１９号公報

上記のように熱供給源としては不安定な熱源を一次側熱源とし、その一次側熱源からの熱を回収して一次温水として貯湯する蓄熱部を備えた熱回収ユニットでは、蓄熱部内の温湯温度が長時間にわたって、６０℃以下の温度におかれる場合が起こり得る。定期的な清掃が行われず、６０℃以下の温度に温水が長時間にわたって放置されると、温湯が細菌で汚染される恐れがある。その汚染を防止するには、貯留されている温湯を６０度以上の温度に再加熱するか、あるいは蓄熱部内に長時間放置せずに、新しい温水と置換することが必要となる。

従来提案されている太陽熱利用給湯システムでは、この点の配慮がなされてなく、万が一、例えば６０℃未満の温度で１００時間程度の長時間にわたって太陽熱集熱器側の蓄熱部にそのまま温水が貯留されるような事態が生じた場合に、温湯が細菌で汚染される可能性をまったく無視することはできない。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、一次側熱源からの熱を回収する蓄熱部を備えた熱回収ユニットと、前記一次温水をさらに加熱する二次側熱源と給湯設備とを備えた給湯設備とからなる給湯システムにおいて、前記蓄熱部に貯留されている温湯を必要時に再加熱することを可能とし、それにより、蓄熱部内の温水が汚染するのを回避できるようにした給湯システムを開示することを第１の課題とする。

また、上記の給湯システムにおいて、製造を簡素化できかつ製造コストも低減できる給湯システムを開示することを第２の課題とする。

また、上記の給湯システムにおいて、さらに給湯設備から初期設定以上の高温水が出湯するのを防止することで、使用者側にとって使い勝手のよい給湯システムを開示することを第３の課題とする。

また、上記の給湯システムにおいて、さらに給湯設備側の温湯に対する需要が大きくなったときにも、それに適切に対処できるようにして、使用者側にとって使い勝手のよい給湯システムを開示することを第４の課題とする。

本発明による給湯システムは、一次側熱源と該一次側熱源からの熱を回収する蓄熱部とを備えた熱回収ユニットと、該熱回収ユニットの前記蓄熱部で予熱された一次温水を加熱する二次側熱源と該二次側熱源で加熱された二次温水を温湯使用場所に給湯する給湯設備とからなる給湯システムであって、前記給湯システムは、さらに、前記熱回収ユニットの蓄熱部内の温水を再加熱するために該蓄熱部内の温水を前記給湯設備の二次側熱源で加熱した後に再度蓄熱部内に戻す再加熱配管系と、再加熱時に前記蓄熱部への給水管路と前記蓄熱部から二次側熱源への一次温水管路とを直接接続するためのバイパス配管と、該再加熱配管系およびパイパス配管を使用状態と非使用状態に切り替える制御手段を備えることを特徴とする。

上記の給湯システムにおいて、一次側熱源の種類は任意であるが、太陽熱集熱器またはコジェネレーションシステムからの排ガスからの熱のように、熱量が一定しない熱源の場合に、本発明による給湯システムは、特に効果的に機能する。

本発明による給湯システムでは、熱回収ユニット側の蓄熱部内の温水を、給湯設備側の二次側熱源で再加熱した後に再度当該蓄熱部内に戻す再加熱配管系と、その再加熱配管系を使用状態と非使用状態に切り替える制御手段とを有しており、熱回収ユニット側の蓄熱部内の温水を再加熱することが必要となったときに、前記制御手段により、通常は非使用状態にある前記再加熱配管系を使用状態に切り替えるとともに、通常動作時には閉じているバイパス配管を開く、すなわち使用状態とすることで、給湯設備側からの出湯に影響を与えることなく、蓄熱部内の温水の再加熱を容易かつ確実に行うことができる。

本発明による給湯システムにおいて、前記熱回収ユニットは１つであってもよいが、好ましくは、２つ以上の前記熱回収ユニットを備え、各熱回収ユニットからの一次温水はヘッダーにおいて１つに合流した状態で前記給湯設備に備えた前記二次側熱源へ供給される構成とされる。この態様では、比較的に容量の小さい規格化した熱回収ユニットを予め準備しておき、給湯設備側の給湯負荷量に応じて、必要とされる数の規格化した熱回収ユニットを並列に組み合わせて用いることができ、施工される給湯システムに求められ給湯負荷量や設置場所に応じた最適数の熱回収ユニットを用いることで、給湯システム全体として無駄なくかつ低コストでの製造が可能となる。また、熱回収ユニットを規格化することでも製造コストの低減が可能となる。

本発明による給湯システムの一つ態様において、前記再加熱配管系を使用状態と非使用状態に切り替える制御手段は、前記蓄熱部内の温水温度を計測する測温手段と一定時間内に蓄熱部内の一次温水が前記二次側熱源に一定回数以上供給されなかったことを検知する温水使用検知手段とを備え、前記測温手段が蓄熱部内の温水温度が一定時間以上継続して一定温度以下であることを計測し、かつ前記温水使用検知手段が前記一定時間内に蓄熱部内の一次温水が前記二次側熱源に一定回数以上供給されなかったことを検知したときに、前記再加熱配管系を使用状態に切り替えることを特徴とする。

この態様の給湯システムは、蓄熱部内の温水温度が所定温度以下の状態を長時間にわたって継続する場合であっても、蓄熱部内に貯留される温水が時間とともに新しい温水に置き換わる場合には、蓄熱部内の温水に細菌等による汚染は発生しないという事実に基づくものであり、この形態の制御手段を備えることにより、再加熱する回数をいたずらに多くすることなく、長時間にわたり蓄熱部内の温水が汚染するのを防止することができる。

前記一定時間、一定温度、および一定回数は、当該給湯システムの使用環境や設置される自然環境に応じて、実験的に最適値を定めることとなるが、一例として、「一定時間」は１００時間、「一定温度」は６０℃、「一定回数」は２０回などが挙げられる。制御装置がそれらの値について可能設定範囲を持ち、その範囲内で適宜の値を設定できるようになっていることは、好ましい態様であり、可能設定範囲の例として、「一定時間」は１〜４００時間、「一定温度」は１０〜６５℃、「一定回数」は１〜１００回などが挙げられる。

前記制御手段を備える給湯システムにおいて、前記温水使用検知手段は流量計であってもよいが、蓄熱部の下流側の配管に備えた測温計であってもよい。そして、前記一定時間内に蓄熱部内の一次温水が前記二次側熱源に一定回数以上供給されたか否かの計測を、前記測温計が一定温度以上に温度上昇した回数を計測することで行うようにする。この態様において、前記測温計には、前記した蓄熱部内の温水温度を計測する測温手段としての機能を兼ねさせるようにしてもよい。

この態様において、前記測温計が一定温度以上に温度上昇する状態は、一次側熱源からの熱を回収することで蓄熱部内の温水が一定温度だけ昇温した状態を意味しており、それが一定時間内に一定回数だけ起こることは、蓄熱部内に貯留される温水の温度が低い場合であっても、確実により高い温度の温水に置き換わっていることとなる。そのために、この条件を満たす場合には、蓄熱部内の温水を再加熱する必要はない。

上記の態様では、再加熱するかどうかを、設置した測温計からの情報のみで決定することが可能であり、流量計のような他の機器を必要としないので、低コストでの給湯システムの構築が可能となる。

２つ以上の熱回収ユニットを用いる場合、それぞれの熱回収ユニットに前記測温計を配置して、各熱回収ユニットごとに蓄熱部内の温水の再加熱が必要かどうかを判断し、個々に再加熱を行うようにしてもよい。しかし、この場合には測温計などの機器コストおよび制御系に要するコストが高騰する。前記ヘッダー内あるいはそれより下流側に測温計を１つだけ配置することで、コストの高騰を避けながら、再加熱が必要かどうかの情報が得られる可能性がある。しかし、この場合には各熱回収ユニット内の温度が均一でない場合には判断を誤るような不都合がある。

本発明による上記態様の給湯システムのさらに好ましい態様では、前記測温計は、前記蓄熱部から前記ヘッダーまでの管路長において、最も短い管路長を備える熱回収ユニットにおける前記管路近傍に配置される。

一般に、管路長が長ければ長いほど管路抵抗が大きくなり、一定時間当たりの流量は低下する。すなわち、２個以上の熱回収ユニットを持つ給湯システムにおいても、蓄熱部からヘッダーまでの管路長の長さに応じて、ヘッダーに流入する温水流量は変化し、最も長い管路長を備える熱回収ユニットにおいて、蓄熱部からヘッダーに流入する流量も最小となる。言い換えれば、管路長が１．５ｍから７ｍ程度の範囲であれば放熱量も限られており、２個以上の熱回収ユニットにおける蓄熱部内の温水温度は、最も長い管路長を備える熱回収ユニットの蓄熱部において、もっとも高温となる可能性が極めて高い。従って、逆に熱回収ユニット内が低温となる最も短い管路近傍に備えた測温計での前記した温度情報に基づき、給湯システムでの前記再加熱処理を行うことで、より適切な再加熱開始条件を得ることができる。

本発明による給湯システムの１態様では、前記蓄熱部の温水出側に出側測温計をさらに備えており、前記制御手段は、前記出側測温計の計測値が一定温度以上であるときに前記バイパス配管を開いて蓄熱部への給水を停止することを特徴とする。

本発明による給湯システムにおいて、蓄熱部の温水出側の温水温度（一次温水の温度)が設定値を超えた温度となると、その一次温水が二次側熱源でさらに加熱されることで、使用基準温度を超えて高温となった温水（二次温水）が給湯設備から供給されることとなり、好ましくない。上記の給湯システムは、そのような高温出湯が生じるのを回避できるようにしたものであり、蓄熱部の温水出側に設置した出側測温計が設定値よりも高い値を示したときには、前記バイパス配管を開き、蓄熱部への給水を、蓄熱部にではなく、そのまま二次側熱源に供給することで、二次温水が使用基準温度を超えるのを防止することができる。

本発明による給湯システムのさらに他の態様では、前記蓄熱部への給水管路における前記バイパス管路より上流側に入側圧力計と前記蓄熱部から二次側熱源への一次温水管路における前記バイパス管路より下流側に出側圧力計とを備え、さらに、出側圧力と入側圧力の差圧を測定する差圧検出手段を備え、前記制御手段は、前記差圧検出手段の測定値が一定値を超えたときに、前記バイパス管路を開いて給水の一部を直接前記一次温水管路に供給することを特徴とする。

上記の給湯システムでは、差圧検出手段からの情報に基づき、給湯設備側での温水需要が大きくなったとき、あるいは蓄熱部への給水圧力が高い場合などに、バイパス回路を利用して蓄熱部への給水の一部を二次側熱源に供給することで、不必要な圧力損失や流量過多による浸食と漏洩を効果的に阻止することができる。

本発明によれば、一次側熱源からの熱を回収する蓄熱部を備えた熱回収ユニットと、前記一次温水をさらに加熱する二次側熱源と給湯設備とを備えた給湯設備とからなる給湯システムにおいて、前記蓄熱部に貯留されている温湯を必要時に再加熱することが可能となり、蓄熱部内の温水が細菌等で汚染するのを効果的に回避することができる。

また、上記の給湯システムの好ましい態様では、製造の簡素化と製造コストの低減も可能となる。さらに、給湯設備から初期設定以上の高温水が出湯するのを防止することで、使用者側にとって使い勝手のよい給湯システムが得られる。さらに、給湯設備側の温湯に対する需要が大きくなったときにも、それに適切に対処できるようにすることで、使用者側にとって使い勝手のよい給湯システムが得られる。

本発明による給湯システムの全体構成を説明する図。 本発明による給湯システムが通常動作時にあるときの遮断弁の開閉と給水の流れをより詳細に説明するための図。 本発明による給湯システムが再加熱動作時にあるときの遮断弁の開閉と給水の流れをより詳細に説明するための図。 本発明による給湯システムが高温出湯防止動作時にあるときの遮断弁の開閉と給水の流れをより詳細に説明するための図。 本発明による給湯システムが圧力低下防止動作時にあるときの遮断弁の開閉と給水の流れをより詳細に説明するための図。 給水往きヘッダーおよび給水還りヘッダーと各蓄熱部との距離関係を説明するための図。

以下、本発明による給湯システムの一実施の形態を一次側熱源が太陽熱である場合を例に取り説明する。

図１は、本発明による給湯システムの一形態を説明するための図であり、図１（ａ）はその全体構成を、図１（ｂ）はそこで用いられる太陽熱を回収する熱回収ユニットの一つを示している。この例において、給湯システムＡは、複数個（図示の例では３個）の熱回収ユニットＢと、給湯設備Ｃとで構成されている。

熱回収ユニットＢは、太陽光の熱を集熱する集熱部１と蓄熱部（以下、蓄熱槽という）５とで構成される。集熱部１は従来知られている太陽熱集熱板を所要枚数だけ直列に配置したものであり、ここでは５枚を用いており、全体で１０ｍ^２の集熱面を持つ。集熱部１には熱媒としての不凍液が充填されており、太陽熱により昇温した熱媒は、樹脂製配管２を通って、前記蓄熱槽５との間を循環する。蓄熱槽５内には前記樹脂製配管２に接続するが熱交換部３が位置しており、上水配管Ｄから蓄熱槽５内に給水される上水は、前記熱交換部３を流れる熱媒と熱交換することで予熱されて一次温水となる。すなわち、太陽熱が蓄熱槽５内の貯留水に蓄熱された状態となる。昇温した一次温水は蓄熱槽５内に貯留されるとともに、必要時に一次温水排出管７を通して、給湯設備Ｃ側に送られる。

図１（ａ）に示すように、３つの熱回収ユニットＢは並列に配置されており、上水配管Ｄから給水往きヘッダー８に供給される上水は、給水往きヘッダー８で３つに分流され、それぞれの給水配管６を通ってそれぞれの蓄熱槽５の底部から蓄熱槽５内に流入する。各蓄熱槽５内で昇温した一次温水は、それぞれの蓄熱槽５の上部からそれぞれの一次温水排出管７を通して送り出され、給水還りヘッダー９で合流する。給水還りヘッダー９で合流した一次温水は、一次温水配管１０を通って給湯設備Ｃ側に送られる。なお、熱回収ユニットＢの個数は任意であり、１つでもよく、４つ以上であってもよい。給湯設備Ｃ側の温湯需要を考慮して適宜の数を選択する。

給湯設備Ｃは、二次側熱源としてのガス熱源機１１と、貯湯タンク１２と、出湯部１３とを備える。貯湯タンク１２内に送られて貯湯される一次温水は、出湯部１３側での需要に応じて、ガス熱源機１１に送られて加熱され二次温水となる。加熱され二次温水は再び貯湯タンク１２内に戻されることで、貯湯タンク１２内の温水は上昇する。貯湯タンク１２内の二次温水は、給湯配管１４を通して前記出湯部１３に送られ、使用されなかった二次温水は、給湯戻り配管１５を通して貯湯タンク１２に戻される。

本発明による給湯システムＡは、上記構成に加えて、さらに、熱回収ユニットＢの蓄熱槽５内の一次温水を再加熱するための手段（図１には示されない）を備えることを特徴とする。すなわち、本発明による給湯システムＡは、蓄熱部５内の一次温水を前記給湯設備Ｃの二次側熱源（ガス熱源機１１）で加熱した後に、再び蓄熱槽５内に戻す再加熱配管系と、再加熱時に前記蓄熱部への給水管路と前記蓄熱部から二次側熱源への一次温水管路とを直接接続するためのバイパス配管と、該再加熱配管系およびパイパス配管を使用状態と非使用状態に切り替える制御手段を備える制御手段とを備える。以下、図２〜図５を参照して、前記再加熱のための手段を詳しく説明する。なお、図２〜図５では、図１に示した貯湯タンク１２は図示を省略し、単に、「熱源機１１」として示している。

図２に示すように、前記した上水配管Ｄは前記給水往きヘッダー８の下流側に電動遮断弁ＳＶＡと逆止弁Ｖ１を備え、該遮断弁ＳＶＡが開のときのみ、上水は給水往きヘッダー８に送られて、各蓄熱槽５の底部に供給される。

上水配管Ｄは、前記遮断弁ＳＶＡより上流側に分岐部ｐ１を有し、該分岐部ｐ１からバイパス配管２０が分岐している。バイパス配管２０は、蓄熱槽５をバイパスして、前記給水還りヘッダー９からの前記一次温水配管１０と分岐部ｐ２で合流している。バイパス配管２０の前記分岐部ｐ１と分岐部ｐ２との間には、遮断弁ＳＶＤと逆止弁Ｖ２が備えられている。一次温水配管１０は、前記分岐部ｐ２より上流位置に遮断弁ＳＶＥと逆止弁Ｖ３を備えるとともに、前記分岐部ｐ２を通って前記熱源機１１の給水側に接続している。なお、上水からの水圧の有無と出湯部１３からの出湯の有無によって、一次温水配管１０の温水の流れは規制されるので、遮断弁ＳＶＥは省略することもできる。

さらに、上水配管Ｄは、前記遮断弁ＳＶＡより下流側に分岐部ｐ３を有しており、該分岐部ｐ３で分岐した分岐配管１６は、前記した給湯戻り配管１５と分岐部ｐ４で合流している。分岐配管１６の前記分岐部ｐ３と分岐部ｐ４との間には、遮断弁ＳＶＢと逆止弁Ｖ４が配置されている。前記分岐配管１６と給湯戻り配管１５との分岐部ｐ４（合流部）は、循環ポンプ３０を介して、前記した一次温水配管１０に接続している。

前記給湯配管１４の熱源機１１に近接する箇所には分岐部ｐ５が設けてあり、該分岐部ｐ５から戻し用分岐配管１７が分岐している。そして、該戻し用分岐配管１７の他端は、前記給水還りヘッダー９に近接した分岐部ｐ６において一次温水配管１０に合流している。また、戻し用分岐配管１７には遮断弁ＳＶＣと逆止弁Ｖ５が取り付けられている。

本発明による給湯システムＡは上記の配管構成を備えており、通常の運転作動時では、図２に示すように、遮断弁ＳＶＡとＳＶＥは開、遮断弁ＳＶＢ、ＳＶＣ、ＳＶＤは閉とされる。その状態では、上水配管Ｄからの給水は、遮断弁ＳＶＡを通り、給水往きヘッダー８と給水配管６を通って、各蓄熱槽５に送られる。そこで太陽熱集熱部からの熱媒と熱交換して適宜の温度に昇温して一次温水となる。そして、一次温水は、各蓄熱槽５の上部から一次温水排出管７内に入り、給水還りヘッダー９、一次温水配管１０、遮断弁ＳＶＥ、逆止弁Ｖ３を通って、二次側熱源である熱源機１１に流入し、そこで所要の温度にまで加熱された後、給湯配管１４を通して出湯部１３において温湯として使用され、残余の二次温水は、給湯戻り配管１５を通して熱源機１１側（図１に示す例では、貯湯タンク１２内）に戻される。

この通常動作時には、前記したように、遮断弁ＳＶＢ、ＳＶＣ、ＳＶＤは閉じられており、前記したバイパス管路２０、分岐配管１６、戻し用分岐配管１７には、温水が流れない。

蓄熱槽５内の温水温度が例えば６０℃未満の状態でかつ長時間に亘って熱源機１１側に送られた形跡がないような場合に、蓄熱槽５内の温水が細菌の増殖によって汚染する恐れがある。それを回避するために蓄熱槽５内の温水を例えば６０℃以上の所定温度に再加熱することが必要となる。図３は、再加熱動作時での遮断弁の状態と温水の流れを示している。図示のように、再加熱動作時には、遮断弁ＳＶＡ、ＳＶＥは閉、遮断弁ＳＶＢ、ＳＶＣ、ＳＶＤは開とされる。

この状態では、上水配管Ｄからの給水は、蓄熱槽５側に流れることはなく、分岐部ｐ１からバイパス配管２０側に流入する。流入した給水は分岐部ｐ２から一次温水配管１０を通って熱源機１１で加熱されて二次温水となり、給湯配管１４を通って出湯部１３を送られる。従って、再加熱動作時であっても、給湯設備Ｃ側での温水利用は、支障なく行われる。

一方、各蓄熱槽５内の温水（再加熱が必要な温水）は、遮断弁ＳＶＢが開、遮断弁ＳＶＡが閉であることで、各蓄熱槽５の下部から給水配管６、給水往きヘッダー８を通って前記分岐部ｐ３から分岐配管１６に流入する。遮断弁ＳＶＥを取り付ける場合には、遮断弁ＳＶＥは閉とする。流入した温水は遮断弁ＳＶＢ、逆止弁Ｖ４を通って、前記分岐部ｐ４から給湯戻り配管１５内に流入し、循環ポンプ３０によって、前記バイパス配管２０から流れてくる給水と合流した後、熱源機１１に送られ、例えば６０℃以上の温度に再加熱された二次温水となる。

熱源機１１から出た二次温水の一部は、前記分岐部ｐ５において分流して戻し用分岐配管１７内に流入し、遮断弁ＳＶＣ、逆止弁Ｖ５を通って、分岐部ｐ６から一次温水配管１０内に流入する。一次温水配管１０内に流入した昇温された温水は、給水還りヘッダー９から各一次温水排出管７を通って、蓄熱槽５の上部から各蓄熱槽５に戻される。各蓄熱槽５内の温水が所定の温度になるまで、上記した再加熱動作運転を継続する。所要の再加熱動作を終了した時点で、各遮断弁を、遮断弁ＳＶＡとＳＶＥは開、遮断弁ＳＶＢ、ＳＶＣ、ＳＶＤは閉に切り替えることで、通常の運転作動に復帰する。

図示しないが、再加熱動作時に、各蓄熱槽５内の温水を一次温水配管１０側から抜き出して、熱源機１１で再加熱した後、上水配管Ｄの前記閉じている遮断弁ＳＶＡと給水往きヘッダー８の間で、上水配管Ｄ内に導入するようにしても、各蓄熱槽５内の温水の再加熱は可能である。しかし、この態様では、蓄熱槽５の上部から温水を抜き出し、再加熱した温水を蓄熱槽の下部から供給することとなるために、図３に基づき説明した形態と比較して、蓄熱槽５内の温水温度が所定の温度まで上昇するのに、長い時間が必要となる。

上記した再加熱動作をいつ行うか、どのような状態となったとき行うかは任意であり、給湯システムを使用する側が必要とするときに適宜行えばよい。しかし、一定の条件に達したときに、給湯システムに備えられた制御手段が自動的に再加熱動作を行うようにしておくことは、不作為による汚染の発生を防止しかつ再加熱動作に必要なエネルギーを抑制できることから望ましい。

一般に、細菌の増殖による水の汚染は、例えば６０℃未満の温度条件下に、長時間放置した場合に生じがちである。本発明による給湯システムにおいて、太陽熱熱回収ユニットＢの蓄熱槽５内の温水が、太陽熱集熱部１での集熱量の関係で６０℃以上に維持されない場合でも、蓄熱槽５内の温水が頻繁に使用されることで、蓄熱槽５内が上水配管Ｄからの新たな給水によって置き換わる環境下にあれば、蓄熱槽５内で細菌の増殖が起こることはない。従って、本発明による給湯システムにおいて、蓄熱槽５内の温水温度を測温する手段と、一定時間内に蓄熱部５内の一次温水が二次側熱源（熱源機１１）側に一定回数以上供給されなかったことを検知する温水使用検知手段とを備える構成することは、きわめて望ましい態様となる。そして、給湯システムＡに設置した制御手段５０が、前記測温手段が蓄熱部５内の温水温度が一定時間以上継続して一定温度以下であることを計測し、かつ前記温水使用検知手段が前記一定時間内に蓄熱部５内の一次温水が前記二次側熱源（熱源機１１）に一定回数以上供給されなかったことを検知したときに、前記した通常動作状態から前記した再加熱動作状態となるように前記各遮断弁ＳＶＡ〜ＳＶＥの切り替え操作を行うようにすることで、常時汚染発生のない状態で給湯システムを運転することが可能となる。

そのための手段として、上記の給湯システムＡは、給水還りヘッダー９内、または給水還りヘッダー９の上流側近傍、または給水還りヘッダー９の下流側近傍に、測温計ＴＥＷ１ａと流量計（図示されない）とを備えており、またそこからの情報を処理する制御手段５０を備えている。そして、制御手段５０は、測温計ＴＥＷ１ａの測温値が例えば６０℃である再加熱動作起動設定温度未満で継続し、かつ流量計が目標水量以上流れたことを検知しない場合に、前記した図２の状態から図３の状態に、各遮断弁ＳＶＡ〜ＳＶＥの切り替え操作を行う。

測温計と流量計の双方を備えることは、部品数が多くなることであり組み付けが容易でなくかつコストも高騰する。それを回避するために、本発明による給湯システムＡの好ましい態様では、前記流量計を廃止して、測温計ＴＥＷ１ａのみによって、温度計測と通水の有無の判断の双方を行うようにする。すなわち、測温計ＴＥＷ１ａが一定温度以上に温度上昇する状態は、太陽熱集熱部１からの熱を回収することで蓄熱部５内の一次温水が一定温度昇温した状態を意味しており、それが一定時間内に一定回数だけ起こることは、蓄熱部５内に貯留される温水が流れ出し、確実に新しい水に置き換わっていることとなる。そのために、この条件を満たす場合には、蓄熱部５内の温水を再加熱する必要はない。

具体的には、制御手段５０は、測温計ＴＥＷ１ａの測温値が前記再加熱動作起動設定温度未満を継続しているかどうかを監視すると同時に、感部温度の温度上昇を監視し、通水上昇監視設定時間（例えば１００時間）以内に通水監視設定温度（例えばプラス３〜４℃）以上となったかどうかを監視し、これが規定回数以上となった場合には、設定温度未満が継続していても、所定の通水があったと判断して、再加熱動作への切り替えは行わない。規定回数に達っせず通水上昇監視設定時間を越えたときにのみ、再加熱動作への切り替えを行う。

制御の一例として、例えば、温度上昇が生じた際にフラッグを立て、フラッグ間のフラッグ間隔時間とフラッグ数「1」を記録する。フラッグ数の合計が通水監視規定回数設定値に達した際に、フラッグ間隔時間のトータル時間が再加熱動作起動設定時間以上となっていれば、再加熱動作を開始する。フラッグ間隔時間のトータル時間が再加熱動作起動設定時間未満となっていれば、最初に記録したフラッグ間隔時間とフラッグ数「1」を消去する。また、監視中に測温計ＴＥＷ１ａの感部温度が再加熱動作設定温度以上になった場合には、記録したフラッグ間隔時間とフラッグ数を消去する。さらに、再加熱中は監視を保留し、再加熱終了後に記録したフラッグ間隔時間とフラッグ数を消去する。

上記した測温計ＴＥＷ１ａ（および用いる場合での流量計）は、給水還りヘッダー９内または給水還りヘッダー９の下流側近傍に設置する場合には、１つ設置することで、所期の目的を達成することができる。しかし、各熱回収ユニット内の温度が均一でない場合には判断を誤るような不都合が生じるのを避けられない。

各蓄熱槽５からの一次温水排出管７内に測温計ＴＥＷ１ａを設置して、それぞれの測温計ＴＥＷ１ａからの情報に基づいて、制御手段５０が再加熱動作を行うかどうかを判断するようにしてもよい。しかし、この場合には、熱回収ユニットＢの個数だけの測温計ＴＥＷ１ａを必要とし、また情報処理機構も複雑となる。そのために、高コストとなる。

本発明者らは、実用上支障のないレベルで前記再加熱動作を開始するためのデータをより少ない数の測温計ＴＥＷ１ａで得るための実験と研究を行った。それにより、測温計ＴＥＷ１ａを、各蓄熱部５から前記給水還りヘッダー９までの前記一次温水排出管７の管路長が最も短い前記一次温水排出管７に配置し、そこからの情報に基づき制御手段５０に前記各遮断弁の切り替え操作を行わせるようにしても、実用上支障のないレベルで前記再加熱動作への切り替えを行いうることを知見した。この理由は、２個以上の熱回収ユニットＢを持つ給湯システムＡにおいて、管路抵抗との関係で、各蓄熱槽５から給水還りヘッダー９までの管路長の長さに応じて、給水還りヘッダー９に流入する温水流量は変化し、最も長い管路長を備える熱回収ユニットにおいて、蓄熱部５から給水還りヘッダー９に流入する流量は最小となる。そのために、最も長い管路長を備える熱回収ユニットの蓄熱槽５において、一次温水は最も高く、最も短い管路長を備える熱回収ユニットの蓄熱槽５において低くなる。そのために、低い側の温度情報により再加熱動作への切り替えを行うことが最も安全サイド側であると考えられるからである。

図６は、図１に示した３つの熱回収ユニットＢを備えた給湯システムＡの場合であり、設置場所の制限等で各熱回収ユニットＢにおける蓄熱槽５−１、５−２、５−３の一次温水排出管７の管路長が、７−１、７−２、７−３の順に長い場合に、最も短い蓄熱槽５−３からの一次温水排出管７−３に測温計ＴＥＷ１ａを備えることで、所期の目的が達成できることとなる。この態様では、１個の測温計ＴＥＷ１ａで再加熱動作への切り替えができるので、一層低コストで給湯システムＡを構築することが可能となる。

なお、図において、給水往きヘッダー８の近傍に配置した測温計ＴＥＷ１ｂは、蓄熱槽５が所定の温度で再加熱されたかどうかを判断する場合に用い、図６のように、管路長が最も長い蓄熱槽５−１からの給水配管６−１に備える。これは、前述のように、管路長が長い方が、流量が少なく３つの熱回収ユニットの中で再加熱が最も遅くなるために、この温度情報により、再加熱動作を終了させることが最も安全サイドであると考えられるからである。

本発明による給湯システムＡは、図４に示すように、遮断弁ＳＶＡ、ＳＶＢ、ＳＶＣ、取り付けた場合でのＳＶＥを閉じ、遮断弁ＳＶＤを開として運転することで、高温出湯防止機能を持たせることができる。すなわち、図２に示した通常動作時に、測温計ＴＥＷ１ａが設定温度以上の温度を計測したときに、制御手段５０は、図２に示す遮断弁ＳＶＡ、取り付けた場合でのＳＶＥは開、遮断弁ＳＶＢ、ＳＶＣ、ＳＶＤは閉の状態から、前記した遮断弁ＳＶＡ、ＳＶＢ、ＳＶＣ、取り付けた場合でのＳＶＥは閉、遮断弁ＳＶＤは開の状態に切り替える。なお、遮断弁ＳＶＡが閉じられたことで、給水は分岐部ｐ１から前記バイパス配管２０に流入し、蓄熱槽５側には流れないので、遮断弁ＳＶＥは開いていてもよい。

バイパス配管２０に流入した給水は、遮断弁ＳＶＤ、逆止弁Ｖ２を通って、前記分岐部ｐ２に達する。一方、設定値以上に高温となった蓄熱槽５内の一次温水は上水配管Ｄの水圧により流水しないので、出湯部１３から、予期しない高温度の温水が出るのを回避できる。

さらに、本発明による給湯システムＡは、図５に示すように、上水配管Ｄの前記分岐部ｐ１より上流側に入側圧力計Ｆ１を設け、一次温水配管１０の前記分岐部ｐ２と熱源機１１との間に出側圧力計Ｆ２を設け、制御手段５０が両者の差圧を検知して遮断弁の開閉を操作することで、給水量あるいは出湯量が変化することで生じる圧力低下を防止し、また過流量を防止する機能を持たせることができる。

すなわち、上水配管Ｄからの給水量が大きく変化したとき、上水配管Ｄと給湯配管１４との間の差圧が設定値を超えることが起こる。給水圧が高い場合、そのような圧力変動は、蓄熱等５への給水配管６および一次温水排出管７を流れる流量が設計値を大きく超えていることを示す。通常、蓄熱槽内配管、給水配管６および一次温水排出管７には、一次温水配管１０や給湯配管１４よりも管経の小さいものが用いられており、そこを過大な流量の水あるいは温水が流れることで、浸蝕が起こりかねない。また、予期しない圧力損失が発生する。

図５に示し形態の給湯システムＡでは、通常運転動作時に、制御手段５０は入側圧力計Ｆ１と出側圧力計Ｆ２の差圧を計測し、差圧が設定値を超えたときに、閉じていた遮断弁ＳＶＤを開とする。それにより、上水配管Ｄからの給水は、分岐点ｐ１から前記バイパス配管２０側にも流れ込むこととなり、差圧は小さくなり、また給水配管６および一次温水排出管７に流れる水量も低減する。それにより、不必要な圧力損失や浸蝕が生じるのを効果的に阻止することができる。

上記のように、本発明による給湯システムＡでは、バイパス配管２０を設けかつ遮断弁ＳＶＡ〜ＳＶＥの開閉状態を制御することで、蓄熱部５内の温水が汚染するのを回避できると同時に、予期しない高温温湯が出湯部３から出てくるのを防止することができ、また、入側圧力Ｆ１と出側圧力計Ｆ２をさらに設置し、その差圧情報を利用することで、通水量が大きく変化したときに生じる圧力低下にも適切に対処することができる。

また、本発明による給湯システムの一つの使用態様として、給水往きヘッダー８の近傍に配置した測温計ＴＥＷ１ｂでの測温値が例えば２℃以下の温度を検知したときに、前記再加熱配管系およびパイパス配管を非使用状態から使用状態に切り替えるようにすることにより、給湯システムの凍結防止にも効果的に機能することとなる。

Ａ…給湯システム、
Ｂ…熱回収ユニット、
Ｃ…給湯設備、
Ｄ…上水配管、
１…一次側熱源としての（太陽熱）集熱部、
５…蓄熱部（蓄熱槽）
６…給水配管、
７…一次温水排出管、
８…給水往きヘッダー、
９…給水還りヘッダー、
１０…一次温水配管、
１１…二次側熱源としてのガス熱源機
１２…貯湯タンク、
１３…出湯部、
１４…給湯配管、
１５…給湯戻り配管、
２０…バイパス配管、
５０…制御手段、
ＳＶＡ〜ＳＶＥ…電動遮断弁、
Ｖ１〜Ｖ５…逆止弁、
ｐ１〜ｐ６…配管の分岐部、
ＴＥＷ１ａ，ＴＥＷ１ｂ…測温計、
Ｆ１，Ｆ２…圧力計。

Claims (9)

1. 一次側熱源と該一次側熱源からの熱を回収する蓄熱部とを備えた熱回収ユニットと、該熱回収ユニットの前記蓄熱部で予熱された一次温水を加熱する二次側熱源と該二次側熱源で加熱された二次温水を温湯使用場所に給湯する給湯設備とからなる給湯システムであって、
   前記給湯システムは、さらに、前記熱回収ユニットの蓄熱部内の温水を再加熱するために該蓄熱部内の温水を前記給湯設備の二次側熱源で加熱した後に再度蓄熱部内に戻す再加熱配管系と、再加熱時に前記蓄熱部への給水管路と前記蓄熱部から二次側熱源への一次温水管路とを直接接続するためのバイパス配管と、該再加熱配管系およびパイパス配管を使用状態と非使用状態に切り替える制御手段を備えることを特徴とする給湯システム。
2. 前記一次側熱源は太陽熱集熱器またはコジェネレーションシステムからの排ガスからの熱であることを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
3. ２つ以上の前記熱回収ユニットを備え、各熱回収ユニットからの一次温水はヘッダーにおいて１つに合流した状態で前記給湯設備に備えた前記二次側熱源へ供給されることを特徴とする請求項１または２に記載の給湯システム。
4. 前記再加熱配管系を使用状態と非使用状態に切り替える制御手段は、前記蓄熱部内の温水温度を計測する測温手段と一定時間内に蓄熱部内の一次温水が前記二次側熱源に一定回数以上供給されなかったことを検知する温水使用検知手段とを備え、前記測温手段が蓄熱部内の温水温度が一定時間以上継続して一定温度以下であることを計測し、かつ前記温水使用検知手段が前記一定時間内に蓄熱部内の一次温水が前記二次側熱源に一定回数以上供給されなかったことを検知したときに、前記再加熱配管系とバイパス配管とを使用状態に切り替えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の給湯システム。
5. 前記蓄熱部の下流側の配管に測温計を備え、前記一定時間内に蓄熱部内の一次温水が前記二次側熱源に一定回数以上供給されたか否かの計測を、前記測温計が一定温度以上に温度上昇した回数を計測することで行うことを特徴とする請求項４に記載の給湯システム。
6. 前記測温計は前記蓄熱部内の温水温度が一定時間以上継続して一定温度以下であることの計測にも用いられることを特徴とする請求項５に記載の給湯システム。
7. 前記測温計は、前記蓄熱部から前記ヘッダーまでの管路長において、最も短い管路長を備える熱回収ユニットにおける前記管路近傍に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の給湯システム。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の給湯システムであって、前記蓄熱部の温水出側に出側測温計をさらに備えており、前記制御手段は、前記出側測温計の計測値が一定温度以上であるときに前記バイパス配管を開いて蓄熱部への給水を停止することを特徴とする給水システム。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の給湯システムであって、前記蓄熱部への給水管路における前記バイパス管路より上流側に入側圧力計と前記蓄熱部から二次側熱源への一次温水管路における前記バイパス管路より下流側に出側圧力計とを備え、さらに、出側圧力と入側圧力の差圧を測定する差圧検出手段を備え、前記制御手段は、前記差圧検出手段の測定値が一定値を超えたときに、前記バイパス管路を開いて給水の一部を直接前記一次温水管路に供給することを特徴とする給水システム。

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