JP2022092154A - 貯湯給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】補助熱源機の加熱能力を判定することができ、判定した加熱能力に応じて貯湯槽からの出湯を制御することができる貯湯給湯システムを提供すること。【解決手段】主熱源機５で加熱した湯水を貯湯する貯湯槽２を有する貯湯ユニット３と、燃焼式の補助熱源機４を備え、貯湯槽２に給湯設定温度の給湯が可能な湯水がない場合に、貯湯ユニット３が出湯した湯水を補助熱源機４で加熱して給湯栓に供給する再加熱運転を行う貯湯給湯システム１において、貯湯ユニット３の出湯温度を変動させたときに補助熱源機４が燃焼を開始／停止したことを貯湯ユニットに入力する入力手段２０，２１を備え、この入力結果によって、補助熱源機４の最低加熱能力を判定する加熱能力判定機能を備えた。【選択図】図２

Description

本発明は、主熱源機で加熱して貯湯した湯水を給湯に使用する貯湯給湯システムに関する。

従来から、加熱運転効率が高い主熱源機として例えばヒートポンプ式熱源機で加熱された湯水を貯湯槽に貯留し、この貯湯槽から出湯した湯水に上水を混合して給湯設定温度に調整した湯水を給湯する貯湯給湯システムが広く利用されている。

貯湯槽に給湯設定温度の給湯が可能な温度の湯水がない場合には、加熱能力が大きい補助熱源機として例えば燃焼式熱源機によって、貯湯槽から出湯した湯水を再加熱して給湯する。この補助熱源機による再加熱運転では、貯湯槽から出湯した湯水を給湯設定温度に加熱するために、加熱能力を調整する。

補助熱源機の加熱能力は、予め最大加熱能力、最小加熱能力が決まっている。それ故、貯湯槽の湯水温度が給湯設定温度に近い給湯設定温度未満の温度の場合には、最小加熱能力で加熱しても給湯設定温度よりも高温になる虞がある。そのため、例えば特許文献１，２のように、湯水の加熱に必要な加熱能力が最小加熱能力以下の場合には、再加熱運転を行わないようにする技術が知られている。

特開２０１１－２５７０７８号公報 特開昭６０－２４０９４８号公報

しかし、特許文献１，２のように再加熱運転を行わないようにすると、給湯設定温度よりも低温の給湯によってユーザが不快感や不信感を覚える虞があり、好ましくない。そこで、貯湯槽から出湯した湯水に低温の上水を混合して所定温度以下に温度を下げた湯水を補助熱源機に供給し、最小加熱能力以上の加熱能力で再加熱運転を行うことにより給湯設定温度の給湯を行うようにしている。

貯湯槽の湯水の温度を下げてから加熱するので、貯湯槽の熱量が十全には利用できず、補助熱源機の加熱量が増加する。そのため、補助熱源機の加熱能力に応じて貯湯槽からの出湯を制御することによって、貯湯槽の熱量をできるだけ活用しながら補助熱源機による再加熱運転を行うことが求められている。

しかし、貯湯給湯システムは、既設の古い燃焼式熱源機を補助熱源機として使用し、この補助熱源機に主熱源機と貯湯槽を有する新しい貯湯ユニットを組み合わせて構成される場合があり、特に補助熱源機と貯湯ユニットのメーカーが異なる場合、貯湯ユニットと補助熱源機との間が通信接続できないため、補助熱源機と連動した給湯運転ができず、補助熱源機の情報を取得できない。

本発明の目的は、通信接続不能な補助熱源機の加熱能力を貯湯ユニット側で判定することができ、判定した加熱能力に応じて貯湯槽からの出湯を制御することができる貯湯給湯システムを提供することである。

請求項１の発明の貯湯給湯システムは、主熱源機で加熱した湯水を貯湯する貯湯槽を有する貯湯ユニットと、燃焼式の補助熱源機を備え、前記貯湯槽に給湯設定温度の給湯が可能な湯水がない場合に、前記貯湯ユニットが出湯した湯水を前記補助熱源機で加熱して給湯栓に供給する再加熱運転を行う貯湯給湯システムにおいて、前記貯湯ユニットの出湯温度を変動させたときに前記補助熱源機が燃焼を開始／停止したことを貯湯ユニットに入力する入力手段を備え、この入力結果によって、前記補助熱源機の最低加熱能力を判定する加熱能力判定機能を備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、貯湯ユニットの出湯温度を変動させたときに前記補助熱源機が燃焼を開始／停止したことを貯湯ユニットに入力する入力手段を備え、この入力結果によって、補助熱源機の最低加熱能力を判定することができる。従って、貯湯ユニットに組み合わせる補助熱源機がどのようなものであっても、効率的な給湯運転を行うことが可能な貯湯給湯システムを構築することができる。

請求項２の発明の貯湯給湯システムは、請求項１の発明において、前記加熱能力判定機能によって判定した最低加熱能力に応じて、前記再加熱運転における前記貯湯ユニットの出湯温度を制御することを特徴としている。
上記構成によれば、補助熱源機の最低加熱能力に応じて貯湯ユニットの出湯温度を制御して、給湯設定温度の給湯をすることができる。それ故、貯湯槽の熱量を活用して、補助熱源機による加熱量を少なくすることができる。

請求項３の発明の貯湯給湯システムは、請求項１の発明において、前記加熱能力判定機能は、試運転の際に実行されることを特徴としている。
上記構成によれば、貯湯給湯システム施工時の試運転で補助熱源機の最低加熱能力を判定するので、給湯使用時には判定済みの最低加熱能力に応じて貯湯ユニットの出湯温度を制御して、容易に給湯設定温度の給湯を行うことができる。

本発明の貯湯給湯システムによれば、補助熱源機の加熱能力を判定することができ、判定した加熱能力に応じて貯湯ユニットの出湯を制御することができる。

本発明の実施例に係る貯湯給湯システムの構成の説明図である。 実施例に係る加熱判定機能のフローチャートである。 実施例に係る加熱判定機能実行時の貯湯ユニットの出湯温度の説明図である。 実施例に係る貯湯ユニットの出湯制御テーブルである。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

最初に、本発明の貯湯給湯システム１の構成について、図１に基づいて説明する。貯湯給湯システム１は、貯湯槽２を有する貯湯ユニット３と補助熱源機４を備えている。貯湯ユニット３は、主熱源機５として例えばヒートポンプ式熱源機を有し、主熱源機５で加熱した湯水を貯湯槽２に貯湯する貯湯運転を行う。補助熱源機４は、例えば燃焼式熱源機であり、貯湯ユニット３から供給される湯水を再加熱して、又は再加熱せずに給湯栓６に供給する。

貯湯槽２の下部には、主熱源機５に貯湯槽２の湯水を供給するためのポンプ７を備えた主熱源機往き通路８が接続されている。貯湯槽２の上部には、主熱源機５で加熱された湯水を貯湯槽２に供給するための主熱源機戻り通路９が接続されている。主熱源機戻り通路９の途中には、湯水の流路を切り替える切替弁１０が配設され、切替弁１０で主熱源機戻り通路９から分岐された戻り分岐通路９ａが、主熱源機往き通路８のポンプ７よりも上流部分に接続されている。

主熱源機戻り通路９の切替弁１０よりも上流側部分には、主熱源機５で加熱された湯水の温度を検知する戻り温度センサ９ｂが配設されている。例えば主熱源機５の起動直後における戻り温度センサ９ｂの検知温度が低い場合に、切替弁１０を貯湯槽２側から戻り分岐通路９ａ側に切り替えて、十分に加熱できるようになるまで貯湯槽２に湯水を戻さずに循環させる。

貯湯槽２の底部には、矢印ＣＷで示すように上水を供給する給水通路１１が接続され、貯湯槽２の頂部には、貯湯槽２の湯水を貯湯ユニット３外に出湯するための出湯通路１２が接続されている。給水通路１１の途中から分岐された給水分岐通路１１ａは、出湯通路１２の途中に配設された混合弁１４に接続されている。貯湯槽２には、複数の貯湯温度センサ２ａ～２ｄが配設され、貯湯槽２に貯湯された湯水の温度と貯湯量を検知することができる。

給水通路１１には、給水通路１１から供給される上水の温度（給水温度）を検知する給水温度センサ１１ｂが配設されている。出湯通路１２には、貯湯ユニット３からの出湯流量を検知する出湯流量センサ１２ａと、貯湯槽２から出湯される湯水の温度（貯湯槽出湯温度）を検知する貯湯槽出湯温度センサ１２ｂと、貯湯ユニット３からの出湯温度を検知する出湯温度センサ１２ｃが配設されている。

貯湯ユニット３の出湯通路１２と補助熱源機４の給水口４ａが湯水通路１５によって接続されている。補助熱源機４の給湯口４ｂには、給湯栓６に接続された給湯通路１６が接続されている。貯湯ユニット３から出湯された湯水は、補助熱源機４を介して給湯栓６に供給され、矢印ＨＷで示すように給湯栓６から給湯される。

貯湯ユニット３は、ポンプ７を駆動して貯湯槽２と主熱源機５の間で湯水を循環させて、主熱源機５で加熱した湯水を貯湯槽２の上部から貯湯する貯湯運転を制御する制御部１８を有する。制御部１８は、貯湯槽出湯温度センサ１２ｂで検知される貯湯槽出湯温度と、給水温度センサ１１ｂで検知される給水温度と、出湯流量センサ１２ａで検知される出湯流量に基づいて、出湯温度センサ１２ｃで検知される温度が例えば予め設定された給湯設定温度や所定温度になるように、混合弁１４における混合比を調整して出湯する。

制御部１８には、給湯設定温度をユーザが設定するための貯湯ユニット操作端末１９が接続されている。貯湯ユニット操作端末１９には補助熱源機が燃焼を開始／停止したことを前記貯湯ユニットに入力する入力手段として、燃焼ＯＮスイッチ２０と燃焼ＯＦＦスイッチ２１が備えられている。

補助熱源機４は、給湯設定温度をユーザが設定するための補助熱源機操作端末３０が接続されており、貯湯ユニット操作端末１９または補助熱源機操作端末３０でユーザが設定した給湯設定温度の湯水を給湯栓６に供給でき、補助熱源機４の燃焼開始・停止をユーザに知らせるための表示部が設けられている。

次に、制御部１８による補助熱源機４の加熱能力判定機能について、図２のフローチャートに基づいて、図３を参照しながら説明する。図中のＳｉ（ｉ＝１，２，・・・）はステップを表す。貯湯給湯システム１の施工時に行う試運転の際に、制御部１８は加熱能力判定機能を実行することによって、補助熱源機４の加熱能力を判定する。ユーザが給湯使用するときには、制御部１８は試運転で判定済みの加熱能力に基づいて、貯湯槽２の熱量をできるだけ有効に利用できるように貯湯ユニット３からの出湯温度を制御する。

貯湯給湯システム１の施工時に、例えば水張りと主熱源機５の試運転を行い、その後、加熱能力判定機能が実行される。最初にＳ１において、準備動作を行う。準備動作では、貯湯温度センサ２ａ～２ｄの検知温度に基づいて、加熱能力判定に必要な給湯設定温度以上の温度の湯水が貯湯槽２に必要量以上貯湯されていることを確認後に、給湯栓６の開栓を促す。加熱能力判定に必要な湯水がなければ貯湯運転を行って、貯湯完了後に給湯栓６の開栓を促す。尚、貯湯ユニット操作端末１９と補助熱源機操作端末３０において給湯設定温度は同じ設定温度（例えば４０℃）に設定されている。給湯栓６が開栓されたらＳ２に進む。例えば出湯流量センサ１２ａによって所定流量（例えば１０Ｌ／分）が検知された場合に、Ｓ２に進む。

Ｓ２において、補助熱源機４に上水を供給することにより、補助熱源機４の燃焼を開始させてＳ３に進む。補助熱源機４の燃焼は、補助熱源機４に供給される湯水の温度と流量に応じて開始される。貯湯ユニット３は、混合弁１４の貯湯槽２側を全閉にすると共に給水分岐通路１１ａ側を全開にして、補助熱源機４に上水を供給する（図３の時刻ｔ０参照）。補助熱源機４は、貯湯ユニット３から供給される上水を設定されている給湯設定温度に加熱できるように燃焼を開始させ、加熱能力を調整して加熱した湯水を給湯栓６に供給する。

Ｓ３において、補助熱源機４の燃焼が開始されたか否かを補助熱源機操作端末３０の表示部を視認することによって施工者が判定する。Ｓ３の判定がＹｅｓの場合にはＳ４に進み、貯湯ユニット操作端末１９の燃焼ＯＮスイッチ２０を施工者が操作することによって、制御部１８は補助熱源機４が燃焼を開始したと判定してＳ５に進む。ここで、燃焼ＯＮスイッチの操作が所定期間（例えば図３の時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間）ない場合（Ｓ１３）にはＳ１３に進み、Ｓ１３において燃焼エラーを報知して、終了動作（Ｓ１２）に進む。

Ｓ５では、混合弁１４を調整することによって（図３の時刻ｔ１～ｔ２参照）、給湯設定温度よりもα［℃］（例えばα＝１）だけ低温（給湯設定温度－α［℃］）の湯水を補助熱源機４に供給して、Ｓ６に進む。

Ｓ６において、補助熱源機４の燃焼が停止したか否かを補助熱源機操作端末３０の表示部を視認することによって施工者が判定する。Ｓ６の判定がＹｅｓの場合にはＳ７に進み、貯湯ユニット操作端末１９の燃焼ＯＦＦスイッチ２１を施工者が操作することによって、制御部１８は補助熱源機４が燃焼を停止したと判定してＳ８に進む。ここで、燃焼ＯＦＦスイッチ２１の操作が所定期間（例えば図３の時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間）ない場合（Ｓ１５）には、補助熱源機４は、貯湯ユニット３からの出湯温度を低温にする必要があるＣタイプであると判定（Ｓ１６）して、Ｓ１２に進む。

そしてＳ８において、混合弁１４を調整することによって（図３の時刻ｔ３～ｔ４参照）、給湯設定温度よりもβ［℃］（例えばβ＝３）だけ低温（給湯設定温度－β［℃］）の湯水を補助熱源機４に供給して、Ｓ９に進む。

Ｓ９において、補助熱源機４の燃焼が開始されたか否かを補助熱源機操作端末３０の表示部を視認することによって施工者が判定する。Ｓ９の判定がＹｅｓの場合にはＳ１０に進み、貯湯ユニット操作端末１９の燃焼ＯＮスイッチ２０を施工者が操作することによって、制御部１８は補助熱源機４が最小加熱能力「小」のＡタイプであると判定し、Ｓ１２に進む。ここで、燃焼ＯＮスイッチ２０の操作が所定期間（図３の時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間）ない場合（Ｓ１７）には、補助熱源機４が最小加熱能力「大」のＢタイプであると判定（Ｓ１８）して、Ｓ１２に進む。

最後にＳ１２において、終了動作を行って、加熱能力判定を終了する。終了動作では、給湯栓６の閉栓を促す。判定した補助熱源機４のタイプを報知してもよい。

図４は、判定した補助熱源機４の加熱能力タイプ別に貯湯ユニット３の出湯制御を規定した出湯制御テーブルである。Ａタイプの補助熱源機４は、最小加熱能力が小さいため、給湯設定温度よりも少し低温の給湯設定温度－β［℃］の湯水を給湯設定温度に加熱できる。それ故、貯湯槽２の湯切れまで、貯湯ユニット３から給湯設定温度の湯水を出湯して給湯する。貯湯槽２の湯切れによって貯湯ユニット３からの出湯温度が下がり始めたときには、補助熱源機４が再加熱して給湯設定温度の給湯をすることができるので、給湯温度が大きく変動することがない。

Ｂタイプの補助熱源機４は、最小加熱能力が大きいため、給湯設定温度－β［℃］の湯水を給湯設定温度に加熱できず、給湯設定温度よりも高温の給湯になってしまう。それ故、貯湯槽２の湯水を給湯設定温度に調整して給湯できる場合には貯湯槽２の湯水を給湯設定温度に調整して給湯を開始する。そして、貯湯槽２の湯切れ前に、例えば貯湯槽２の最上段の貯湯温度センサ２ｄの検知温度が低下して給湯設定温度－β［℃］以下になった場合に、貯湯ユニット３からの出湯温度を所定温度以下に下げて補助熱源機４で再加熱して給湯設定温度の給湯を行う。
所定温度は、設定されている給湯設定温度よりも例えば５℃低い温度としてもよく、例えば設定可能な最低温の給湯設定温度よりも５℃低い温度としてもよい。湯切れ時には既に補助熱源機４で加熱して給湯しているので、補助熱源機４での加熱が開始されず給湯温度が給湯設定温度よりも大きく温度が低下してしまうことが防止され、給湯温度が大きく変動することがない。

Ｃタイプの補助熱源機４は、貯湯ユニット３の出湯温度が給湯設定温度に近くても、補助熱源機４内を湯水が流動する給湯時には常に燃焼する。それ故、補助熱源機４が常に給湯温度を給湯設定温度に調整できるように、貯湯ユニット３からの出湯温度を低温の所定温度にする。湯切れになっても、供給される湯水の温度低下に応じて補助熱源機４が加熱能力を調整するので、給湯温度が大きく変動することがない。

上記実施例の貯湯給湯システム１の作用、効果について説明する。
貯湯給湯システム１は、貯湯ユニット３の出湯温度を変動させたときに前記補助熱源機が燃焼を開始／停止したことを貯湯ユニットに入力する入力手段を備え、この入力結果によって、補助熱源機４の最低加熱能力を判定する加熱能力判定機能を備えている。補助熱源機４の最低加熱能力を判定することができるので、貯湯ユニット３に組み合わせる補助熱源機４を、特定の最低加熱能力を備えた補助熱源機に限定する必要がない。従って、新たな補助熱源機４と組み合わせるときだけでなく、既に設置され貯湯ユニット３と通信接続ができない燃焼式熱源機を補助熱源機４として組み合わせるときにも、容易に貯湯給湯システム１を構築することができる。

また、判定した最低加熱能力に応じて、再加熱運転における貯湯ユニット３の出湯温度を制御する。これにより、貯湯槽２に蓄えられた熱量を活用して補助熱源機４による加熱量を少なくすることができ、給湯中に貯湯槽２の湯切れが生じた場合でも給湯温度の変動を抑制して、給湯設定温度の給湯を行うことができる。

加熱能力判定機能は、貯湯給湯システム１の施工時の試運転で実行され、補助熱源機４の最低加熱能力を判定する。従って、給湯使用時には判定済みの最低加熱能力に応じて出湯制御を行うことができ、容易に給湯設定温度の給湯を行うことができる。

本実施例では、補助熱源機４の燃焼開始／停止を貯湯ユニット３に入力する手段として、貯湯ユニット操作端末１９に燃焼ＯＮスイッチ２０と燃焼ＯＦＦスイッチ２１を設けているが、これに限定されることなく、貯湯ユニット３に通信接続して信号入力可能なものであればよく、例えば通信回線を通じて貯湯ユニット３の制御部１８と接続された携帯端末などでもよい。
その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、上記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。

１ ：貯湯給湯システム
２ ：貯湯槽
３ ：貯湯ユニット
４ ：補助熱源機
５ ：主熱源機
６ ：給湯栓
１１ ：給水通路
１１ａ ：給水分岐通路
１１ｂ ：給水温度センサ
１２ ：出湯通路
１２ａ ：出湯流量センサ
１２ｂ ：貯湯槽出湯温度センサ
１２ｃ ：出湯温度センサ
１４ ：混合弁
１５ ：湯水通路
１６ ：給湯通路
１８ ：制御部
１９ ：貯湯ユニット操作端末
２０ ：燃焼ＯＮスイッチ
２１ ：燃焼ＯＦＦスイッチ
３０ ：補助熱源機操作端末３０

Claims (3)

1. 主熱源機で加熱した湯水を貯湯する貯湯槽を有する貯湯ユニットと、燃焼式の補助熱源機を備え、前記貯湯槽に給湯設定温度の給湯が可能な湯水がない場合に、前記貯湯ユニットが出湯した湯水を前記補助熱源機で加熱して給湯栓に供給する再加熱運転を行う貯湯給湯システムにおいて、
   前記貯湯ユニットの出湯温度を変動させたときに前記補助熱源機が燃焼を開始／停止したことを前記貯湯ユニットに入力する入力手段を備え、この入力結果によって、前記補助熱源機の最低加熱能力を判定する加熱能力判定機能を備えたことを特徴とする貯湯給湯システム。
2. 前記加熱能力判定機能によって判定した最低加熱能力に応じて、前記再加熱運転における前記貯湯ユニットの出湯温度を制御することを特徴とする請求項１に記載の貯湯給湯システム。
3. 前記加熱能力判定機能は、試運転の際に実行されることを特徴とする請求項１に記載の貯湯給湯システム。
   

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