JP2014119229A - 給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】専用の循環タンクを省いて温水循環回路を簡素化し、システムの小型化を図るとともに、高温貯湯を可能とし、循環用貯湯タンクを含む温水循環回路内の温水温度が低下しても、それを給湯温水として有効に使用できるようにする。
【解決手段】熱源機２と、互いに直列に接続された少なくとも２以上の貯湯タンク３Ａおよび３Ｂと、最上流側の貯湯タンク３Ａに出湯管１２およびミキシングバルブ１３を介して接続されるとともに、１以上の給湯端末５が設けられている温水循環回路４と、を備えた給湯システム１であって、温水循環回路４は、一定量の循環温水を特定の貯湯タンク３Ａの底部に戻す温水戻し配管４Ｃを備え、該温水戻し配管４Ｃは、特定貯湯タンク３Ａの温水温度を検出し、その温度が設定温度以下に低下したとき、循環温水を特定貯湯タンク３Ａよりも下流側の貯湯タンク３Ｂの底部に戻す戻し配管４Ｄおよび切換弁１７，１８を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、即時給湯を可能とするための温水循環回路を備えている給湯システムに関するものである。

ヒートポンプ等の熱源機により製造された高温水を貯湯タンクに貯湯し、その温水を必要時に蛇口やシャワーヘッド、その他の給湯端末から出湯できるようにした給湯システムにおいて、例えば蛇口を開いたとき、即時所要温度の温水を給湯するため、熱源機および貯湯タンクと、給湯端末との間に、温水循環回路を設け、この温水循環回路に複数の給湯端末を取り付け設置した給湯システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記の如く、温水循環回路を備えた給湯システムでは、一般に温水循環回路中に、貯湯タンクとは別に独立した専用の密閉式循環タンクを設置し、温水循環回路内を循環する温水と、貯湯タンクに貯湯されている高温水とが、貯湯タンク内で混合されない構成とするのが通常である。

一方、温水循環回路中に設ける循環タンクを省略化するため、貯湯タンクの一部を循環用貯湯タンクとして兼用化し、温水循環回路内の温水温度が低下した場合、循環用貯湯タンクに温水の一部を戻して循環させ、温水循環回路内の温水温度を一定温度に維持することにより、即時給湯機能を維持可能とした給湯システムが提供されている。

特開２００８−１４５０９６号公報

しかしながら、上記の如く、温水循環回路に専用の循環タンクを備えたものでは、所要の容量を有する貯湯タンク以外に、循環タンクを設置しなければならず、システム全体として見れば、循環タンクを必要とする分だけ、システムが大型化し、構成が複雑化、高コスト化することは避けられないのみならず、循環タンクでは温度降下された温水が貯えられることになるため、高温貯湯（給湯）ができない等の課題があった。

また、専用の循環タンクを省略化し、貯湯タンクの一部を循環用貯湯タンクとして兼用化したものでは、システムを小型化、簡素化することができるが、長時間に亘って出湯がなく、循環用貯湯タンクに高温水が供給されない場合、他の貯湯タンクに高温水が貯湯されているにもかかわらず、自然放熱により徐々に低下した温水循環回路内の温水温度を昇温することができず、高温給湯ができなくなる等の課題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、専用の循環タンクを省いて温水循環回路を簡素化し、システムの小型化を図るとともに、高温貯湯を可能とし、循環用貯湯タンクを含む温水循環回路内の温水温度が低下しても、それを給湯温水として有効に使用できる給湯システムを提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の給湯システムは、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる給湯システムは、低温水を加熱して高温水を製造する熱源機と、前記熱源機に低温水配管および高温水配管を介して接続され、該熱源機で製造された高温水を上流側の貯湯タンクから順次下流側の貯湯タンクへと貯湯する互いに直列に接続された少なくとも２以上の貯湯タンクと、前記高温水配管が接続されている最上流側の前記貯湯タンクに出湯管およびミキシングバルブを介して接続され、常に所定温度に調整された温水が循環されるとともに、１以上の給湯端末が設けられている温水循環回路と、を備えた給湯システムであって、前記温水循環回路は、一定量の循環温水を特定の貯湯タンクの底部に戻す温水戻し配管を備え、該温水戻し配管は、前記特定貯湯タンクの温水温度を検出し、その温度が設定温度以下に低下したとき、前記循環温水を前記特定貯湯タンクよりも下流側の貯湯タンクの底部に戻す戻し配管および切換弁を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、温水循環回路を循環する一定量の循環温水を特定の貯湯タンクの底部に戻す温水戻し配管を設けることにより、貯湯タンクを循環タンクに兼用して温水循環回路を構成し、その貯湯タンクの温水温度が設定温度以下に低下したとき、戻し配管および切換弁により循環温水を特定貯湯タンクよりも下流側の貯湯タンクの底部に戻すようにしているため、複数の貯湯タンクの一部または全部を循環タンクに兼用化して温水循環回路を構成することができ、温水循環回路から独立した専用の循環タンクを省略化することができる。従って、同じ貯湯容量を有する給湯システムと比較した場合、専用の循環タンクを必要としない分だけ、システムを大型化し、構成の簡素化、低コスト化を図ることができる。また、循環温水を循環兼用の貯湯タンクで貯えることになるため、温度降下された温水を専用の循環タンクで貯えるものに比べ、より高温での貯湯、給湯が可能となる。

さらに、本発明の給湯システムは、上記の給湯システムにおいて、前記貯湯タンクの数に応じて、前記温水循環回路から一定量の循環温水を戻す戻し先の前記貯湯タンク、前記戻し配管および前記切換弁が、上流側から下流側にかけて３段以上設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、貯湯タンクの数に応じて、温水循環回路から一定量の循環温水を戻す戻し先の貯湯タンク、戻し配管および切換弁が、上流側から下流側にかけて３段以上設けられているため、例えば、貯湯タンクが、６個あるいは８個直列に接続されているような場合、循環温水の戻し先を３段以上に分けて構成し、順次下流側の段に切換えて行くことにより、全ての貯湯タンクを循環用タンクとして兼用化することができる。従って、全ての貯湯タンクの高温水を有効に利用して循環温水の温度調整と給湯を行い、所要の給湯温度を確保することができる。

さらに、本発明の給湯システムは、上記の給湯システムにおいて、前記各段において、戻し先の前記貯湯タンクが、複数個設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、各段において、戻し先の貯湯タンクが、複数個設けられているため、温水循環回路が長くなる場合や、放熱し易い環境下に設置される場合であっても、それに見合った容量の循環用貯湯タンクを確保することにより、温水循環回路を適切に機能させることができる。従って、温水循環回路側に対する設計の自由度を高めつつ、所要の給湯性能を得ることができる。

さらに、本発明の給湯システムは、上記の給湯システムにおいて、前記各段に設けられる複数の前記貯湯タンクに対して、その下流側貯湯タンクの底部に前記戻し配管が接続され、出湯側に近い上流側貯湯タンクの温水温度が戻し先の切換え判定に用いられる構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、各段に設けられる複数の貯湯タンクに対して、その下流側貯湯タンクの底部に戻し配管が接続され、出湯側に近い上流側貯湯タンクの温水温度が戻し先の切換え判定に用いられる構成とされているため、各段の複数の貯湯タンクに対して温水循環回路から戻される中温の循環温水を下流側の貯湯タンクに戻し、その中温水で各貯湯タンクに貯湯されている高温水を順次押出して出湯させることができ、また上流側貯湯タンクの温水温度が設定温度以下に低下したとき、戻し先を次の段へと切換えることができる。従って、貯湯タンク内で高温水と温水循環回路からの中温水とが混合することがなく、かつその段の貯湯タンクに貯えられている高温水および中温水を全て循環温水の温度調整および給湯に供することができる。

さらに、本発明の給湯システムは、上述のいずれかの給湯システムにおいて、前記各段の最下流側段の貯湯タンクの温水温度が設定温度以下に低下したとき、最下流側の前記貯湯タンクと前記熱源機との間を接続する前記低温水配管に設けられている貯湯ポンプおよび前記熱源機を運転し、目標の貯湯量が得られるまで貯湯運転を行うことを特徴とする。

本発明によれば、各段の最下流側段の貯湯タンクの温水温度が設定温度以下に低下したとき、最下流側の貯湯タンクと熱源機との間を接続する低温水配管に設けられている貯湯ポンプおよび熱源機を運転し、目標の貯湯量が得られるまで貯湯運転を行うようにしているため、最下流側段の貯湯タンクの温水温度が設定温度以下に低下したとき、全ての貯湯タンク内に貯えられた高温水および中温水がそれぞれ有効に利用された判断し、貯湯ポンプおよび熱源機を運転して貯湯運転を行うことにより、各貯湯タンクに対して目標温度の高温水を貯湯することができる。このように、貯湯運転、給湯運転を適切に繰り返し運転することにより、効率のよい運転を行うことができる。

本発明によると、複数の貯湯タンクの一部または全部を循環タンクに兼用化して温水循環回路を構成することができ、温水循環回路から独立した専用の循環タンクを省略化することができるため、同じ貯湯容量を有する給湯システムと比較した場合、専用の循環タンクを必要としない分だけ、システムを大型化し、構成の簡素化、低コスト化を図ることができる。また、循環温水を循環兼用の貯湯タンクで貯えることになるため、温度降下された温水を専用の循環タンクで貯えるものに比べ、より高温での貯湯、給湯が可能となる。

本発明の一実施形態に係る給湯システムの基本構成図である。 図１に示す給湯システムの制御フロー図である。 上記給湯システムの実用化形態の構成図である。 図３に示す給湯システムの制御フロー図である。

以下に、本発明にかかる一実施形態について、図１ないし図４を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る給湯システムの基本構成図が示されている。
本実施形態の給湯システム１は、低温水を加熱して高温水を製造する熱源機２と、熱源機２で製造された高温水を貯湯とする少なくとも２以上の貯湯タンク３と、熱源機２または貯湯タンク３から出湯された高温水を所定温度の温水として循環し、例えば蛇口、シャワーヘッド等の複数の給湯端末５を開けたとき、給湯端末５から即時所要温度のお湯を給湯するための温水循環回路４とを備えた構成とされている。

熱源機２としては、冷媒／水熱交換器６を備えた公知のヒートポンプ等を用いることができ、冷媒／水熱交換器６に貯湯タンク３側から低温水配管７、貯湯ポンプ８を経て供給された低温水（冷水）を所定温度の高温水に加熱し、その高温水を高温水配管９に送出する構成とされている。なお、熱源機２としては、ヒートポンプ以外に、温水ボイラ等の他の熱源機を使用することも可能である。

貯湯タンク３としては、本実施形態の場合、例えば５００Ｌの容量を有する密閉式の貯湯タンク３を少なくとも２個以上、Ｎ個を接続管１０により互いに直列に接続したものを使用している。該貯湯タンク３について、熱源機２からの高温水配管９が接続される上流側の貯湯タンク３を第１貯湯タンク３Ａとし、その下流側に接続管１０を介して接続される貯湯タンク３を第２貯湯タンク３Ｂとして説明する。この場合、第１貯湯タンク３Ａの上部に熱源機２からの高温水配管９が接続されるとともに、その底部と第２貯湯タンク３Ｂの上部との間が接続管１０で接続され、更に第２貯湯タンク３Ｂの底部に熱源機２への低温水配管７と、上水道からの給水配管１１が接続された構成とされている。

また、高温水配管９が接続されている最上流側の第１貯湯タンク３Ａの上部には、出湯管１２が接続され、この出湯管１２に設けられるミキシングバルブ１３を介して温水循環回路４が接続されている。温水循環回路４は、ミキシングバルブ１３の出口側に接続された配管４Ａ中に複数の給湯端末５が設置されており、それらの下流側に循環ポンプ１４が設置された構成とされている。

温水循環回路４の配管４Ａは、循環ポンプ１４の下流側で分岐されており、その一方の配管４Ｂは、流量調整弁１５を介してミキシングバルブ１３に接続される循環配管４Ｂとされ、他方の配管４Ｃは、流量調整弁１６を介して第１貯湯タンク３Ａに接続される温水戻し配管（戻し配管）４Ｃとされている。これによって、第１貯湯タンク３Ａは、温水循環回路４を循環する温水の一部が循環される循環用貯湯タンクとして兼用化される構成とされている。

流量調整弁１５，１６は、出湯管１２およびミキシングバルブ１３を介して接続される温水循環回路４の配管長や設置環境等に応じて、循環配管４Ｂおよび戻し配管４Ｃへの循環温水の流量割合を調整するためのものである。つまり、温水循環回路４には、ミキシングバルブ１３により即時給湯しても火傷しない程度の温度（例えば５５℃）に調整された温水（１）が循環されるが、給湯端末５から給湯されずに循環されていると、自然放熱により温度が徐々に低下する。このため、流量調整弁１５，１６で再循環量の割合を配管長やその設置環境等に応じた或る割合に設定しておき、ミキシングバルブ１３で第１貯湯タンク３Ａから出湯される高温水と混合して上記温度に調整する構成とされている。

ミキシングバルブ１３による温度調整は、給湯端末５からの給湯がない状態で再循環されている場合、上記の通りであるが、これ以外に、給湯端末５から出湯された場合、第１貯湯タンク３Ａまたは熱源機２から出湯管１２を介して出湯される高温水に対して、給水配管１１からの低温水を混合することにより、設定温度の循環温水として温水循環回路４に供給する機能を担っている。

また、本実施形態においては、給湯運転により循環ポンプ１４がＯＮとされ、温水循環回路４内を循環している温水の一部を戻し配管４Ｃにより第１貯湯タンク３Ａに戻す循環運転中に、給湯されない状態で長時間循環され、第１貯湯タンク３Ａ内の温水温度が設定温度以下に低下した場合、循環温水の戻し先を第１貯湯タンク３Ａからその下流側の第２貯湯タンク３Ｂに切換える第２の戻し配管４Ｄ、第１切換弁１７および第２切換弁１８を備えた構成とされている。

このように、循環運転中に第１貯湯タンク３Ａ内の温水温度が設定温度以下に低下した場合、第１切換弁１７が閉、第２切換弁１８が開とされ、循環温水の一部は、流量調整弁１６を経て、戻し配管４Ｃ、第２の戻し配管４Ｄおよび第２切換弁１８を経由して第２貯湯タンク３Ｂの底部に戻されることになる。この場合、第２貯湯タンク３Ｂに貯湯されていた高温水は、順次接続配管１０を介して第１貯湯タンク３Ａに押出され、これにより第１貯湯タンク３Ａに貯湯されている高温水および中温水は、図１中の（２）の如く、出湯管１２、ミキシングバルブ１３を介して温水循環回路４側に出湯されることになる。

従って、第１貯湯タンク３Ａおよび第２貯湯タンク３Ｂに貯湯されていた高温水は、順次給湯端末５から給湯される温水あるいは温水循環回路４内を循環する温水として使用されることになる。そして、各第１貯湯タンク３Ａおよび第２貯湯タンク３Ｂには、各々の内部に貯湯されている温水の温度を検出し、上記の如く循環温水（１）の戻り先を切換えるため、温度センサＴ１，Ｔ２が設けられている。

図２に、その制御フロー図が示されている。
貯湯運転終了後の給湯運転時、図２に示されるように、ステップＳ１において、熱源機２はＯＦＦとされ、循環ポンプ１４がＯＮとされることにより、温水循環回路４内にミキシングバルブ１３によって調整された所定温度の温水が循環される。この際、一部の循環温水が流量調整弁１６、戻し配管４Ｃ、第１切換弁１７を経て第１貯湯タンク３Ａの底部に戻され、温度調整に必要な高温水が第１貯湯タンク３Ａの上部から出湯管１２を介してミキシングバルブ１３に供給されることにより、循環温水（１）の温度調整に供されるようになっている。

温水循環回路４に設けられている給湯端末５が開かれ、温水が消費されると、第１貯湯タンク３Ａから順次高温水が出湯され、ミキシングバルブ１３で冷水等と混合されることにより所定温度の温水に調整されて温水循環回路４に供給される。
この間、ステップＳ２において、第１貯湯タンク３Ａおよび第２貯湯タンク３Ｂ内の温水温度が温度センサＴ１，Ｔ２により検出されている。給湯端末５からの給湯により第１貯湯タンク３Ａに第２貯湯タンク３Ｂからの高温水が供給されている間は、通常、ステップＳ３において、温度センサＴ１の検出値Ｔ１が、設定温度ＳＰ１よりも低くなることはなく、「Ｔ１≧ＳＰ１」の判定でＹＥＳと判断され、ステップＳ４に移行し、第１切換弁１７をＯＮ、第２切換弁１８をＯＦＦに維持してステップＳ２に戻る。

一方、長時間に亘って給湯端末５から給湯されない状態が続いた場合、第１貯湯タンク３Ａの底部に温水循環回路４から戻った温度が低下した中温水が溜まり込んで行くことになる。そして、ステップＳ３の「Ｔ１≧ＳＰ１」の判定でＮＯと判断されると、ステップＳ５に移行し、第１切換弁１７をＯＦＦ、第２切換弁１８をＯＮとしてステップＳ６に移行する。また、ステップＳ５で第１切換弁１７および第２切換弁１８が切換えられることにより、温水循環回路４から戻される循環温水（１）の戻り先は、第２貯湯タンク３Ｂに切換えられることになる。

その後、第２貯湯タンク３Ｂに貯湯されていた高温水が接続配管１０を介して第１貯湯タンク３Ａに供給され、第１貯湯タンク３Ａ内の高温水および中温水は、出湯管１２およびミキシングバルブ１３を介して温水循環回路４に出湯され、順次給湯端末５からの給湯に供される。続いてステップＳ６では、温度センサ２０によって検出された第２貯湯タンク３Ｂ内の温水温度が設定温度ＳＰ２以上か否か（Ｔ２≧ＳＰ２）が判定され、ＹＥＳの場合、ステップＳ２に戻り、この間、温水循環回路４から戻る循環温水（２）は、図１中に示される（２）の如く循環され、上記の動作が繰り返されることになる。

第２貯湯タンク３Ｂ内の温水温度が設定温度ＳＰ２以下に低下し、ステップＳ６でＮＯと判定されると、ステップＳ７に移行する。ステップＳ７では、熱源機２、すなわち貯湯ポンプ８およびヒートポンプの圧縮機が共にＯＮとされ、熱源機２に第２貯湯タンク３Ｂを経て低温水（冷水）が（３）の如く供給されることにより貯湯運転が開始される。貯湯運転は、熱源機２で製造された高温水（３）が第１貯湯タンク３Ａおよび第２貯湯タンク３Ｂ内に目標量貯湯されるまで継続される。そして、ステップＳ８において、温度センサＴ１，Ｔ２が目標温度に達したことを検知して、目標量の高温水が貯湯されたと判定されると、ステップＳ９で熱源機２がＯＦＦとされ、貯湯運転が終了されることになる。

上記の基本形態では、密閉式の貯湯タンク３として２個の第１貯湯タンク３Ａおよび第２貯湯タンク３Ｂを直列に接続したものについて説明したが、実用化に際しては、図３に示されるように、必要な貯湯量に応じて、上記の如く５００Ｌの容量を有する密閉式の貯湯タンク３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅおよび３Ｎが、少なくとも２個以上、Ｎ個（本例の場合、６個）、接続管１０を介して直列に接続された構成とされる。この場合、それぞれの貯湯タンク３Ａないし３Ｎに、温度センサＴ１ないしＴ６が設けられた構成とされる。

また、温水循環回路４から戻し配管４Ｃを経て循環温水の一部が戻される循環兼用の貯湯タンク３を、図３に示されるように、温水循環回路４の配管長や設置環境等に応じ、例えば出湯管１２に近い最上流の第１貯湯タンク３Ａを含む複数の第１貯湯タンク３Ａおよび第２貯湯タンク３Ｂにより構成し、その第２貯湯タンク３Ｂの底部に第１切換弁１７を介して戻し配管４Ｃを接続した構成としてもよい。

この場合、戻し先が切換えられる循環兼用の貯湯タンク３は、第３貯湯タンク３Ｃおよび第４貯湯タンク３Ｄ、更には第５貯湯タンク３Ｅおよび第６貯湯タンク３Ｎとされるとともに、第２切換弁１８を備えた第２の戻し配管４Ｄおよび第３切換弁１９を備えた第３の戻し配管４Ｅは、それぞれ第４貯湯タンク３Ｄの底部および第６貯湯タンク３Ｎの底部に接続した構成とされ、その戻し先の切換えは、複数の貯湯タンクの中、それぞれ出湯側に近い第３貯湯タンク３Ｃ、第５貯湯タンク３Ｅに設けられている温度センサＴ３，Ｔ５の検出値に基づいて判定されることになる。

このように、温水の貯湯容量を確保するため、直列に接続される貯湯タンク３のタンク数を６個あるいは８個と増やした場合、温水循環回路４からの循環温水の戻し先を、３段以上の複数段とし、更に各段における貯湯タンク３のタンク数を複数個で構成するようにしてもよく、この場合、上記の如く、循環温水の戻し回路は各段の下流側の貯湯タンク３に接続し、戻し先の切換え判定に用いる温度センサは、出湯側に近い上流側の貯湯タンク３に設けられている温度センサの検出値を用いることになる。

図４に、図３に示すシステムの制御フロー図が示されている。
ステップＳ１１−ステップＳ１４において、ステップＳ１２で温度センサＴ１，Ｔ３およびＴ５によって温度Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５が計測され、ステップＳ１２で第１切換弁１７がＯＮ、第２および第３切換弁１８，１９がＯＦＦとされる以外、ステップＳ１−ステップＳ４と同様である。ステップＳ１３でＮＯと判定され、ステップＳ１５に移行すると、ここで、温度センサＴ３の検出値Ｔ３が「Ｔ３≧ＳＰ２（設定温度）」かが判定され、ＹＥＳと判定されると、ステップＳ１６に移行し、第２切換弁１８がＯＮ、第１および第３切換弁１７，１９がＯＦＦとされる。

これにより、循環温水の戻し先が第２貯湯タンク３Ｂから第４貯湯タンク３Ｄに切換えられ、ステップＳ１２に戻って上記の動作が繰り返される。更に、ステップＳ１５でＮＯと判定されると、ステップＳ１７に移行し、第３切換弁１９がＯＮ、第１および第２切換弁１７，１８がＯＦＦとされ、ステップＳ１８に移行する。これによって、循環温水の戻し先が第４貯湯タンク３Ｄから第６貯湯タンク３Ｎに切換えられることになる。ステップＳ１８においては、温度センサＴ５の検出値Ｔ５が「Ｔ５≧ＳＰ３（設定温度）」かが判定され、ＹＥＳと判定された場合、ステップＳ１２に戻り、上記の動作が繰り返されることになる。

一方、ステップＳ１８でＮＯと判定されると、ステップＳ１９に移行し、ステップＳ７−ステップＳ９と同様、ステップＳ１９で熱源機２がＯＮとされることにより貯湯運転が開始され、ステップＳ２０で温度センサＴ１ないしＴ６の全てが目標温度を検知し、目標量の高温水が貯湯されたことが検知されると、ステップＳ２１において、熱源機２がＯＦＦとされ、貯湯運転が終了されるようになっている。

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
上記給湯システム１において、貯湯運転時、ヒートポンプ等の熱源機２および貯湯ポンプ８が運転されると、貯湯タンク３の最下流側タンクである図１の第２貯湯タンク３Ｂまたは図３の第６貯湯タンク３Ｎを経て低温水（冷水）が熱源機２に供給される。熱源機２で所定温度に加熱された高温水は、高温水配管９に送出され、貯湯タンク３の最上流のタンクである図１の第１貯湯タンク３Ａまたは図３の第１貯湯タンク３Ａから順次下流側の貯湯タンク３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ・・・３Ｎへと貯湯され、全ての貯湯タンク３に目標温度の高温水が目標量貯湯されると、貯湯運転が終了される。

貯湯運転は、通常、安価な深夜電力を利用して夜間に行われ、貯湯運転によって貯湯タンク３に貯湯された高温水は、それ以外の使用時間帯に、給湯運転することによって消費されることになる。給湯運転は、熱源機２および貯湯ポンプ８を停止し、循環ポンプ１４を運転することにより、温水循環回路４に所定温度の温水を循環させた状態で行われ、給湯端末５を開いたとき、直ちに所要温度の温水が給湯されるようにすることで、即時給湯可能とされている。

給湯運転時、温水循環回路４の温水は、一部が流量調整弁１６、戻し配管４Ｃ、第１切換弁１７を経て図１の第１貯湯タンク３Ａまたは図３の第２貯湯タンク３Ｂに戻されて循環され、第１貯湯タンク３Ａから一部の高温水が、ミキシングバルブ１３を介して温水循環回路４側に出湯されることにより、循環温水の温度調整に供される。

この際、長時間に亘って給湯端末５からの給湯がなく、自然放熱で循環温水が温度低下してしまう状態が続き、図１の第１貯湯タンク３Ａまたは図３の第１貯湯タンク３Ａの温水温度が、設定温度ＳＰ１以下に低下したことが温度センサＴ１により検出されると、第１切換弁１７が閉、第２切換弁１８が開とされ、これによって温水循環回路４からの循環温水の戻り先が、図１の第２貯湯タンク３Ｂまたは図３の第４貯湯タンク３Ｄに切換えられる。

このため、図１の第２貯湯タンク３Ｂまたは図３の第３貯湯タンク３Ｃおよび第４貯湯タンク３Ｄに貯湯されていた高温水が、上流側のタンクへと順次押出され、図１の第１貯湯タンク３Ａまたは図３の第１貯湯タンク３Ａおよび第２貯湯タンク３Ｂ内の高温水および中温水は、順次出湯管１２を経て温水循環回路４へと出湯され、給湯端末５からの給湯に供される。なお、ここで中温水は、まだ十分温度が高く、低温の温水が給湯されることはない。

以下、同様に、図３の場合、循環温水の戻り先が第４貯湯タンク３Ｄに切換えられた後の給湯運転時に、第３貯湯タンク３Ｃの温水温度が設定温度ＳＰ２に低下したことが温度センサＴ３で検出されると、第２切換弁１８が閉、第３切換弁１９が開とされる。ことにより、温水循環回路４からの循環温水の戻り先が、第４貯湯タンク３Ｄから第６貯湯タンク３Ｎに切換えられ、上記に準じた運転が繰り返される。

そして、図１の第２貯湯タンク３Ｂまたは図３の第５貯湯タンク３Ｅの温水温度が設定温度ＳＰ２またはＳＰ３になったことが温度センサＴ２またはＴ５で検出されると、熱源機２の運転が開始され、貯湯運転が行われることになる。この貯湯運転中、高温水配管９からの高温水の一部を出湯管１２、ミキシングバルブ１３を介して温水循環回路４側に出湯し、給湯に供することができることはもちろんである。

斯くして、本実施形態によれば、貯湯タンク３を一部循環タンクに兼用して温水循環回路４を構成することができ、温水循環回路４から独立した専用の循環タンクを省略化することができる。従って、同じ貯湯容量を有する給湯システムと比較した場合、専用の循環タンクを必要としない分だけ、システムを大型化し、その構成の簡素化、低コスト化を図ることができる。また、循環温水を循環兼用の貯湯タンク３で貯えることになるため、温度降下された温水を専用の循環タンクで貯えるものに比べ、より高温貯湯（給湯）が可能となる等の効果を奏する。

更に、循環用の貯湯タンク３として兼用化していた貯湯タンク３内の温水温度が、長時間に亘り給湯端末５から給湯されない状態が続く等に起因して降下した場合、循環温水の戻し先を、その下流側の貯湯タンク３に切換えることができるようにしているため、他の貯湯タンクに高温水が貯湯されているにもかかわらず、自然放熱により徐々に低下した温水循環回路内の温水温度を昇温することができない等の課題を解消し、貯湯タンク３に貯えられている高温水を有効に利用することができると同時に、温度降下した中温水も給湯用に有効に利用することができる。

特に、多数の貯湯タンク３、例えば６個あるいは８個のタンクが直列に接続されているような場合、循環温水の戻し先を３段以上に分けて構成し、順次下流側の段に切換えて行くことにより、全ての貯湯タンク３Ａないし３Ｎを循環用タンクとして兼用化することができる。従って、全ての貯湯タンク３Ａないし３Ｎの高温水を有効に利用して循環温水の温度調整と給湯を行い、所要の給湯温度を確保することができる。

また、上記各段において、戻し先の貯湯タンク３を複数個設けることによって、温水循環回路４が長くなる場合や、放熱し易い環境下に設置される場合であっても、それに見合った容量の循環用の貯湯タンク３を確保することで、温水循環回路４を適切に機能させることができ、これによって、温水循環回路４側に対する設計の自由度を高めつつ、所要の給湯性能を得ることができる。

更に、各段の複数の貯湯タンク３に対して温水循環回路４から戻される中温の循環温水を下流側の貯湯タンク３に戻し、その中温水で各貯湯タンク３に貯湯されている高温水を順次押出して出湯させることができ、また上流側貯湯タンク３の温水温度が設定温度以下に低下したとき、戻し先を次の段へと切換えることができる。このため、貯湯タンク３内で高温水と温水循環回路４からの中温水とが混合することがなく、かつその段の貯湯タンク３に貯えられている高温水および中温水を全て循環温水の温度調整および給湯に供することができる。

また、最下流側段の貯湯タンク３の温水温度が設定温度以下に低下したとき、全ての貯湯タンク３Ａないし３Ｎ内に貯えられた高温水および中温水がそれぞれ有効に利用された判断し、貯湯ポンプ８および熱源機２を運転して貯湯運転を行うことにより、各貯湯タンク３Ａないし３Ｎに対して目標温度の高温水を貯湯することができる。このように、貯湯運転、給湯運転を適宜適切に繰り返し運転することにより、効率のよい運転を行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、循環温水の戻し先を切換える弁として、２個または３個の第１ないし第３切換弁１７，１８，１９を用いているが、これらを三方切換弁とすることにより、１個または２個の三方切換弁で代替することができる。同様に、流量調整弁１５，１６を１個の三方流量調整弁により代替してもよい。

１ 給湯システム
２ 熱源機
３ 貯湯タンク
３Ａ 第１貯湯タンク（貯湯タンク）
３Ｂ 第２貯湯タンク（貯湯タンク）
３Ｃ 第３貯湯タンク（貯湯タンク）
３Ｄ 第４貯湯タンク（貯湯タンク）
３Ｅ 第５貯湯タンク（貯湯タンク）
３Ｎ 第６貯湯タンク（貯湯タンク）
４ 温水循環回路
４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ 温水戻し配管（戻し配管）
５ 給湯端末
７ 低温水配管
８ 貯湯ポンプ
９ 高温水配管
１０ 接続管
１２ 出湯管
１３ ミキシングバルブ
１４ 循環ポンプ
１５，１６ 流量調整弁
１７ 第１切換弁（切換弁）
１８ 第２切換弁（切換弁）
１９ 第３切換弁（切換弁）
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６ 温度センサ

Claims (5)

1. 低温水を加熱して高温水を製造する熱源機と、
   前記熱源機に低温水配管および高温水配管を介して接続され、該熱源機で製造された高温水を上流側の貯湯タンクから順次下流側の貯湯タンクへと貯湯する互いに直列に接続された少なくとも２以上の貯湯タンクと、
   前記高温水配管が接続されている最上流側の前記貯湯タンクに出湯管およびミキシングバルブを介して接続され、常に所定温度に調整された温水が循環されるとともに、１以上の給湯端末が設けられている温水循環回路と、を備えた給湯システムであって、
   前記温水循環回路は、一定量の循環温水を特定の貯湯タンクの底部に戻す温水戻し配管を備え、
   該温水戻し配管は、前記特定貯湯タンクの温水温度を検出し、その温度が設定温度以下に低下したとき、前記循環温水を前記特定貯湯タンクよりも下流側の貯湯タンクの底部に戻す戻し配管および切換弁を備えていることを特徴とする給湯システム。
2. 前記貯湯タンクの数に応じて、前記温水循環回路から一定量の循環温水を戻す戻し先の前記貯湯タンク、前記戻し配管および前記切換弁が、上流側から下流側にかけて３段以上設けられていることを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
3. 前記各段において、戻し先の前記貯湯タンクが、複数個設けられていることを特徴とする請求項２に記載の給湯システム。
4. 前記各段に設けられる複数の前記貯湯タンクに対して、その下流側貯湯タンクの底部に前記戻し配管が接続され、出湯側に近い上流側貯湯タンクの温水温度が戻し先の切換え判定に用いられる構成とされていることを特徴とする請求項３に記載の給湯システム。
5. 前記各段の最下流側段の貯湯タンクの温水温度が設定温度以下に低下したとき、最下流側の前記貯湯タンクと前記熱源機との間を接続する前記低温水配管に設けられている貯湯ポンプおよび前記熱源機を運転し、目標の貯湯量が得られるまで貯湯運転を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の給湯システム。
   
   

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