JP4102279B2 - 給湯システム - Google Patents
給湯システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP4102279B2 JP4102279B2 JP2003350005A JP2003350005A JP4102279B2 JP 4102279 B2 JP4102279 B2 JP 4102279B2 JP 2003350005 A JP2003350005 A JP 2003350005A JP 2003350005 A JP2003350005 A JP 2003350005A JP 4102279 B2 JP4102279 B2 JP 4102279B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- hot water
- water
- heat
- heat source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 573
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims description 124
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 71
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 59
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 34
- 239000008399 tap water Substances 0.000 claims description 12
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 claims description 12
- 238000013517 stratification Methods 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 21
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 15
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 15
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 11
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 8
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Description
運転すると熱を発生する外部装置(燃料電池やエンジン式発電装置やソーラー集熱機)の熱で加熱された温水を貯える場合、蓄熱槽の下部から冷水を取出し、外部装置が発生する熱で加熱し、加熱された温水を蓄熱槽の上部に戻すことが多い。この方式で蓄熱槽内に蓄熱すると、蓄熱槽内に温度成層が形成される。温度成層式蓄熱槽の温水を使用するときは、蓄熱槽の上部に貯えられている高温の温水から使用する。蓄熱槽から継続的に出湯すると、高温の温水が徐々になくなり、高温の温水がなくなった時に出湯温度は急激に低下する。
特許文献1の給湯設備では、熱源機の下流に設置されている給湯温度検出手段で検出した温度が設定温度より低くなると、熱源機によって温水を加熱する。しかしながら給湯温度の検出手段は熱源機の下流側に設置されており、蓄熱槽から離れている。このため、給湯温度の低下を検出したときには、給湯温度の検出手段と熱源機の間の配管内に、設定温度より低い温水がある。熱源機をフィードバック制御しても、熱源機の下流にある冷水を加熱することはできない。設定温度より低い冷水が給湯されてしまう。温度成層式蓄熱槽と熱源機を組合せて構成する給湯システムは、蓄熱槽に蓄熱されていた高温の温水がなくなった時の給湯温度を安定させるのが難しく、通常のフィードバック制御では、給湯温度が一時的に低下することが避けられない。
以上のように、給湯温度が設定温度よりも低下したことを検出してから燃焼運転を開始させるフィードバック制御方式では、蓄熱槽に蓄熱されていた高温の温水がなくなった時の給湯温度を安定させるのが難しく、給湯温度が一時的に低下することが避けられない。その温度低下幅と温度低下時間が長く、使用者は不満を感じる。
本発明の給湯システムは、ミキシングユニットから熱源機に温水を導く温水経路を流れる温水量を検出する温水量検出手段と、温度成層式蓄熱槽内の上部に貯えられている温水の温度を検出する蓄熱槽上部温度検出手段と、ミキシングユニットに給水する水道水の温度を検出する給水温度検出手段と、給湯温度を設定する温度設定手段を備えている。
本発明の給湯システムは、さらに、温水量検出手段が検出する水量と、蓄熱槽上部温度検出手段が検出する温水温度と、給水温度検出手段が検出する給水温度と、温度設定手段が設定する設定温度を用いて、温度成層式蓄熱槽から設定温度以上の温水を供給し続けることができる供給継続可能時間を算出する手段とを備えている。そして、算出した供給継続可能時間が、熱源機の運転を開始してから熱源機のガスバーナが実際に燃焼し始めるまでのタイムラグ以内となったときに、熱源機の運転を開始させる。
供給継続可能時間の間は、熱源機で加熱しなくても設定温度に調整することができる。供給継続可能時間が終了すると、熱源機で加熱しないと設定温度に調整することができない。熱源機の運転を開始してから実際に加熱を開始するまでの時間が無視できるほど短ければ、供給継続可能時間の終了にあわせて熱源機の運転を開始すればよい。もっと正確にいうと、供給継続可能時間の終了時に蓄熱槽から出湯した温水が熱源機に移動する時間に熱源機の運転を開始すればよい。しかしながら、熱源機の運転を開始してから実際に加熱を開始するまでの時間は無視できないほど長い。供給継続可能時間の終了時に蓄熱槽から出湯した温水が熱源機に移動する時間に熱源機の運転を開始すると、実際に加熱を開始するまでの間に設定温度以下に低下した温水が熱源機を通過してしまう。多くの場合に、供給継続可能時間の終了時に熱源機の運転を開始しても遅すぎ、実際に加熱を開始するまでの間に設定温度以下に低下した温水が熱源機を通過してしまう。
本発明の給湯システムでは、温度成層式蓄熱槽から設定温度以上の温水を供給し続けることができる時間、すなわち供給継続可能時間を算出する。そして、湯供給継続可能時間が、熱源機の運転を開始してから熱源機のガスバーナが実際に燃焼し始めるまでのタイムラグ以内となったときに、熱源機の運転を開始する。このタイムラグを用いると、設定温度以下に低下した温水が熱源機に至るタイミングと、熱源機で実際に加熱を開始するタイミングを一致させることができる。
蓄熱されている温水を利用する状態から、熱源機を利用して加熱する状態へ切換える時に、給湯温度が一時的に低下する問題が解決される。
設定温度から昇温幅を差し引いた温度に調温された温水が熱源機に到達する前に熱源機を点火させてしまうと、熱源機で設定温度以上に加熱されてしまい、設定温度より高温の温水が給湯されてしまうことがある。逆に、設定温度から昇温幅を差し引いた温度に調温された温水が熱源機を通過してしまってから熱源機を点火させると、設定温度より低温の温水が熱源機で加熱されることなく給湯されてしまう。給湯温度が大きく低下して快適な使用感を損なう。
本発明では、設定温度から昇温幅を差し引いた温度に調温された温水が、熱源機に到達するタイミングで熱源機を点火させることができる。熱源機を通過する温水は熱源機によって加熱され、設定温度まで上昇する。このことによって、蓄熱利用状態から熱源機利用状態への切換時の給湯温度をさらに安定化することができる。
(形態1)
ミキシングユニットと熱源機との間の配管の容量は、給湯開始直後であって、蓄熱利用状態であって、給湯温度検出手段が検出する温度が上昇中であるときに算出される。
(形態2)
ミキシングユニットで、設定温度から算出した昇温幅を差し引いた温度に調温された温水が、熱源機に到達するタイミングで、熱源機を点火する。
本実施例のコージェネレーションシステムは、図1に示すように、発電ユニット110と給湯システム10等を備えている。
発電ユニット110は、改質器112、燃料電池114、熱交換器116、118、熱媒放熱器120、熱媒三方弁122、それらを接続する経路等を備えている。
改質器112には、バーナ131が設けられている。バーナ131が作動して熱を発生すると、改質器112は炭化水素系のガスから水素ガスを生成する。熱交換器116を燃焼ガス経路126が通過している。燃焼ガス経路126の一端は改質器112に接続され、他端は外部に開放されている。燃焼ガス経路126は、熱交換器116にバーナ131が発生する燃焼ガスを導き、熱交換によって温度が低下した燃焼ガスを外部に排出する。熱交換器116には、循環経路128も通過している。循環経路128は、循環復路128aと、循環往路128bから構成されており、給湯システム10と接続される。循環経路128が給湯システム10にどのように接続されているのかについては、後述にて詳細に説明する。循環経路128は、温水を流通させる。循環経路128を流れる温水は、熱交換器116を通過することによって燃焼ガス経路126を流れる燃焼ガスに加熱され、温度が上昇する。
熱媒循環経路124は、燃料電池114、熱交換器118、リザーブタンク125、熱媒ポンプ127、熱媒三方弁122を通って燃料電池114に戻る循環経路を形成している。熱媒循環経路124の燃料電池114の下流側には、熱媒温度センサ117が装着されている。熱媒温度センサ117は、熱媒循環経路124を流れる熱媒の温度を検出する。熱媒温度センサ117の検出信号は、給湯システム10に装着されているコントローラ21に出力される。
熱媒三方弁122は、1つの入口122aと、2つの出口122b、122cを備えている。熱媒三方弁122は、入口122aと出口122bを連通させるか、入口122aと出口122cを連通させるかを切換える。
熱媒三方弁122の出口122bと、熱媒循環経路124の熱媒三方弁122の出口122cの下流側とを接続する冷却経路129が設けられている。熱媒循環経路124と冷却経路129は、熱媒としての純水を流通させる。冷却経路129の途中には、熱媒放熱器120が装着されている。熱媒放熱器120に隣接して、熱媒冷却ファン119が設けられている。熱媒冷却ファン119を運転すると、空気が熱媒放熱器120に吹付けられ、冷却経路129を流れる熱媒が冷却される。
改質器112、燃料電池114、バーナ131、熱媒三方弁122、熱媒ポンプ127、熱媒冷却ファン119は、コントローラ21によって制御される。
熱媒温度センサ117が検出した熱媒温度が高くなりすぎると、熱媒三方弁122の入口122aと出口122bが連通される。また、同時に熱媒冷却ファン119が運転される。熱媒三方弁122の入口122aと出口122bが連通されると、熱媒は冷却経路129に流入し、熱媒放熱器120を通過する。熱媒は、熱媒放熱器120を通過することによって冷却される。熱媒放熱器120は、熱媒冷却ファン119から空気が吹付けられることにより、高い効率で熱を放熱する。熱媒の温度が低下すると、熱媒三方弁122の入口122aと出口122cが再び連通される。このような熱媒三方弁122の切換えが繰返されることにより、熱媒の温度は、所定範囲内に維持される。
蓄熱槽20の底部には、蓄熱槽20に水道水を給水する給水経路26が接続されている。給水経路26の入口26aの近傍には、減圧弁28が装着されている。給水経路26の減圧弁28の下流側とミキシングユニット24の給水入口24aは、ミキシングユニット給水経路30によって接続されている。減圧弁28は、蓄熱槽20とミキシングユニット24への給水圧力を調整する。蓄熱槽20内の温水が減少したり、ミキシングユニット24の給水入口24aが開いたりすると、減圧弁28の下流側圧力が低下する。減圧弁28は、下流側圧力が低下すると開き、その圧力を所定の調圧値に維持しようとする。このため、蓄熱槽20内の温水が減少したり、ミキシングユニット24の給水入口24aが開いたりすると、それらに水道水が給水される。
蓄熱槽20の上部には出口部20aが設けられており、さらにその上にリリーフ弁31が装着されている。リリーフ弁31の開弁圧力は、減圧弁28の調圧値よりも僅かに大きく設定されている。減圧弁28の調圧が不能になった場合には、リリーフ弁31が開き、蓄熱槽20内の圧力が耐圧々力を超えるのを防止する。リリーフ弁31には、圧力開放経路32の一端32aが接続されている。圧力開放経路32の他端32bは、蓄熱槽20の外部に開放されている。
蓄熱槽20の底部と、圧力開放経路32の他端32b近傍を接続する排水経路33が設けられている。排水経路33の途中には、排水弁34が装着されている。排水弁34は手動で開閉することができる。排水弁34を開くと、蓄熱槽20内の水が排水経路33と開放経路32を通って外部に排水される。
循環ポンプ40が作動すると、蓄熱槽20の底部から温水が吸出される。蓄熱槽20から吸出された温水は、循環往路128bを流れてから発電ユニット110の熱交換器118、116を通過することによって加熱されて温度が上昇する。温度が上昇した温水は、循環復路128を流れて蓄熱槽20の上部に戻される。このように、蓄熱槽20の底部から吸出された温水が、発電ユニット110の熱交換器118、116によって加熱されてさらに高温になり、蓄熱槽20の上部に戻される循環が行われることにより、蓄熱槽20に高温の温水が貯えられる。蓄熱槽20内の温度が低い状態から、蓄熱槽20に発電ユニット110から高温の温水が供給されると、その供給が蓄熱槽20の上部に行われることから、蓄熱槽20に貯められている温水の上部に、高温の温水の層(以下、「温度成層」と言う)が形成される。温度成層よりも深くなると、温水の温度は急激に低下する。蓄熱槽20に高温の温水の供給が継続されると、温度成層の厚さ(深さ)は次第に大きくなり、蓄熱槽20にフルに蓄熱された状態では、蓄熱槽20の全体に高温の温水が貯まった状態になる。温度成層が形成されることにより、蓄熱槽20にフルに蓄熱が行われていなくても、蓄熱槽20の最上部に設けられている出口部20aからは、高温の温水が送り出される。
ミキシングユニット24は、温水入口24c、温水出口24b、第1水量センサ67、温水サーミスタ50、給水サーミスタ48、混合水サーミスタ54、ハイカットサーミスタ55、および既に説明した給水入口24aを有している。蓄熱槽20の出口部20aとミキシングユニット24の温水入口24cは、温水経路42によって接続されている。第1水量センサ67は、温水出口24bから流出する温水の流量を検出する。温水サーミスタ50は、温水入口24cに流入する温水の温度を検出する。給水サーミスタ48は、給水入口24aに流入する水道水の温度を検出する。混合水サーミスタ54とハイカットサーミスタ55は、温水出口24bから流出する温水の温度を検出する。第1水量センサ67、温水サーミスタ50、給水サーミスタ48、混合水サーミスタ54、ハイカットサーミスタ55の検出信号は、コントローラ21に出力される。
ミキシングユニット24の温水出口24bと熱源機22のバーナ熱交換器52(後述する)は、温水経路51によって接続されている。温水経路51には、第2水量センサ47が装着されている。第2水量センサ47の検出信号は、コントローラ21に出力される。
バーナ熱交換器52には、温水経路51を経由してミキシングユニット24から温水が流入する。ガス燃焼式のバーナ56は、バーナ熱交換器52を加熱する。バーナ熱交換器52の下流側と、給湯栓64は、給湯栓経路63によって接続されている。給湯栓64は、浴室、洗面所、台所等に配置されている(図1では、これら複数の給湯栓64を1つで代表している)。給湯栓経路63には、給湯サーミスタ65が装着されている。給湯サーミスタ65は、バーナ熱交換器52から流出する温水の温度を検出する。給湯サーミスタ65の検出信号は、コントローラ21に出力される。
シスターン61内には、水位電極66が装着されている。水位電極66は、棒状のハイレベルスイッチ66aとローレベルスイッチ66bを有している。ハイレベルスイッチ66aの下端は、シスターン61のハイレベル水位に位置している。ローレベルスイッチ66bの下端は、シスターン61のローレベル水位に位置している。ハイレベルスイッチ66aとローレベルスイッチ66bは、水に触れていると検出信号をコントローラ21に出力する。コントローラ21は、水位電極66からの検出信号によって、シスターン61の水位がハイレベル水位を超えているか、ハイレベル水位とローレベル水位の間にあるか、ローレベル水位よりも低いかを判別する。シスターン61として適正なのは、水位がハイレベルとローレベルの間に位置している状態である。コントローラ21は、水位電極66からの水位検出信号に基づいて補給水弁59を開閉制御し、シスターン61の水位を適正範囲に維持する。
ガス燃焼式のバーナ57は、バーナ熱交換器60を加熱する。バーナ熱交換器60の下流とシスターン61は、高温水経路73によって接続されている。高温水経路73には、上流側から順に、暖房高温サーミスタ74、暖房端末熱動弁75、暖房端末機76が装着されている。
暖房高温サーミスタ74は、高温水経路73を流れる温水の温度を検出する。暖房高温サーミスタ74の検出信号は、コントローラ21に出力される。
暖房端末熱動弁75は、膨張エレメントと、膨張エレメントと機械的に連結された開閉弁を内蔵している。暖房端末機76の操作スイッチ76aがオンにされると、暖房端末熱動弁75の膨張エレメントに通電が行われる。通電された膨張エレメントは高温になって膨張する。膨張した膨張エレメントは開閉弁を駆動し、これによって暖房端末熱動弁75が開かれる。また、操作スイッチ76aがオンにされると、コントローラ21は、暖房ポンプ69を作動させる。このように、操作スイッチ76aがオンにされたことによって、暖房端末熱動弁75が開かれるとともに、暖房ポンプ69が作動すると、シスターン61から温水が吸出される。コントローラ21は、暖房低温サーミスタ72と暖房高温サーミスタ74が検出した温水温度に基づいて、バーナ57を制御し、バーナ熱交換器60から流出する温水の温度を所定範囲に維持する。暖房端末機76の電動ファンは、操作スイッチ76aがオンにされると回転し、熱交換器76bに空気を吹付ける。熱交換器76bに吹付けられた空気は、熱交換器76bを介して温水と熱交換を行って暖められる。暖められた空気は暖房端末機76から吹出し、部屋を暖房する。熱交換器76bで空気と熱交換を行うことによって、温水の温度は低下する。温度が低下した温水は、高温水経路73を流れてシスターン61に戻る。
浴槽79には、吸出口79aと供給口79bが設けられている。吸出口79aと供給口79bは、風呂循環経路80によって接続されている。風呂循環経路80は、追焚き熱交換器58を通過している。上述したように、追焚き経路77も追焚き熱交換器58を通過している。このため、追炊き熱交換器58では、風呂循環経路80と追焚き経路77との間で熱交換が行われる。風呂循環経路80の追焚き熱交換器58の上流側には、風呂水位センサ81、風呂循環ポンプ82、湯張り量センサ83、風呂水流スイッチ84が装着されている。風呂循環ポンプ82は、コントローラ21によって制御される。風呂水位センサ81、湯張り量センサ83、風呂水流スイッチ84は、コントローラ21に検出信号を出力する。風呂水位センサ81は、水圧を検出する。コントローラ21は、風呂水位センサ81が検出した水圧から、浴槽79に張られている湯の水位を推定する。湯張り量センサ83は、風呂循環経路80を流れる水量を検出することにより、浴槽79への湯張りの際に、それがどの程度行われたかを推定する。風呂水流スイッチ84は、風呂循環経路80を水が流れるとオンになる。
風呂循環経路80の風呂水位センサ81の上流側には、浴槽79から吸出された温水の温度を検出する風呂サーミスタ85が装着されている。風呂サーミスタ85の検出信号は、コントローラ21に出力される。
浴槽79に湯を張るときには、注湯弁27が開かれ、補給水弁59が閉じられる。注湯弁27が開かれ、補給水弁59が閉じられると、温水が給湯栓経路63から湯張り経路25を経て風呂循環経路80に流入する。風呂循環経路80に流入した温水は、吸出口79aと供給口79bから浴槽79に供給され、浴槽79を湯張りする。このときには、風呂循環ポンプ82は駆動されず、湯張り経路25に加わっている水圧によって浴槽79への湯張りが行われる。
シスターン出水経路68と三方弁86のCポート86cは、低温水経路70によって接続されている。低温水経路70の途中には、低温サーミスタ94、床暖房熱動弁90、床暖房機91が設けられている。低温サーミスタ94は、低温水経路70を流れる温水の温度を検出する。低温サーミスタ94の検出信号は、コントローラ21に出力される。床暖房熱動弁90は、コントローラ21によって制御される。床暖房機91は、低温水経路70を流れる温水によって床を暖める。
高温水経路73の暖房端末熱動弁75の上流側と、低温水経路70の床暖房機91の下流側とは、バイパス経路92によって接続されている。バイパス経路92の途中には、バイパス熱動弁93が装着されている。バイパス熱動弁93は、コントローラ21によって開閉制御される。
床暖房を行う場合には、床暖房熱動弁90が開かれ、温水が床暖房機91に導かれる。導かれた温水は、床暖房機91を暖める。床暖房を行わない場合には、床暖房熱動弁90が閉じられる。
低温水戻り経路87が設けられており、三方弁86のBポート86bと、高温水経路73の暖房端末機76の下流側とを接続している。低温水戻り経路87には、低温戻りサーミスタ89が装着されている。低温戻りサーミスタ89は、低温水戻り経路87を流れる温水の温度を検出する。低温戻りサーミスタ89の検出信号は、コントローラ21に出力される。
三方弁86のAポート86aと、低温水戻り経路87の途中とを接続する蓄熱槽経路88が設けられている。蓄熱槽経路88には、蓄熱槽20の上部を通過する熱交換部88aが形成されている。
図2に示すように、最初のステップS10で熱源機22内の第2水量センサ47が検出する水量x(リットル/min)が2.7(リットル/min)以上となると、給湯栓64が開かれたとみなされ、ステップS12に進む。ステップS12では、給水サーミスタ48が検出する温度a(℃)と、上部サーミスタ35が検出する温度b(℃)と、リモコン23操作によって設定された設定温度c(℃)をそれぞれ記憶する。そして、ステップS14では、これらの値から、供給継続可能時間p(分)を算出する。
供給継続可能時間p(分)とは、蓄熱槽20から設定温度以上の温水を供給し続けることができる時間をいい、〔供給継続可能時間p(分)=蓄熱量(kJ)/必要熱量(kJ/min)〕の式で求めることができる。ここで蓄熱量とは、設定温度の温水を供給するのに利用できる熱量である。なお、以下では水の比熱を4.19{kJ/(リットル・℃)}とする。本実施例では、上部サーミスタ35は蓄熱槽20の上部30リットルの位置に配設されているため、蓄熱量は、少なくとも〔4.19×(b−c)×30〕(kJ)以上であることがわかる。また必要熱量とは、設定温度の温水を必要量得るのに必要な熱量であり、〔必要熱量(kJ/min)=4.19×(c−a)×x〕の式で求めることができる。
例えば、水量10(リットル/min)、給水温度5(℃)、蓄熱槽上部の温度70(℃)、設定温度40(℃)であるとき、蓄熱量は、〔4.19×(70−40)×30=3771(kJ)〕となり、必要熱量は、〔4.19×(40−5)×10=1466.5(kJ/min)〕となる。従って、湯供給継続可能時間p(分)は、〔3771/1466.5≒2.6(分)〕となる。即ち、このとき、蓄熱槽20から設定温度である40℃以上の温水を2.6分間以上供給し続けることができる。湯供給継続可能時間p(分)を算出した後、ステップS16に進む。
蓄熱を使い切る直前は、温水の温度低下が急激であり、温水の温度が設定温度より低下したことを検出してから熱源機を点火させる技術では、温水の温度低下に追随できず、蓄熱利用状態から熱源機利用状態に切換わる時に給湯温度が設定温度より大きく低下してしまいかねない。
本実施例の給湯システム10では、蓄熱槽20から設定温度以上の温水を供給し続けることができる時間、すなわち供給継続可能時間p(分)を算出し、これが所定時間pをきった時点で、熱源機22の運転を開始させる(ステップS18)。熱源機22はすぐには点火せず、所定時間後に点火して加熱し始める。
本実施例では、蓄熱槽20に貯湯されていた温水の温度が大きく低下する前に、熱源機22の運転を開始させるために、蓄熱利用状態から熱源機利用状態への切換時に給湯温度が大きく温度低下することを抑制することができる。
ステップS22では、p+r分後に、ミキシングユニット24で、蓄熱槽20からの温水と水道水とのミキシング割合を調整し、混合水サーミスタ54が検出する温度e(℃)が、〔e(℃)=c(℃)−d(℃)〕となるように調温する。即ち、熱源機22の最小給湯能力で加熱されると、温水は温度d(℃)だけ温度上昇するため、混合水サーミスタ54の検出温度e(℃)が、設定温度c(℃)よりd(℃)低くなるように調温する。設定温度c(℃)が40(℃)であり、ステップS20で算出した温度d(℃)が15(℃)であれば、温水を〔40−15=25(℃)〕に調温する。調温後、ステップS24に進む。
ここで、時間pは供給継続可能時間であり、時間rは蓄熱槽20から送り出された温水がミキシングユニット24を通過するのに要する時間である。時間rは後記する図3の処理で測定されている。時間p後に蓄熱槽20から設定温度に満たない温水が供給され始め、それが時間p+r分後にミキシングユニット24を通過する。ミキシングユニット24では、設定温度以上の温水が供給されるうちは設定温度に調温し、設定温度に満たない温水が供給されるようになると、熱源機22による加熱に適した温度に調温する。
時間p+r分後にミキシングユニット24で加熱に適した温度に調温された温水は、それから時間q後に、熱源機22を通過する。すなわち、供給継続可能時間pが、所定時間p1(この場合1分)をきった時点から数えると、所定時間p1後に蓄熱槽20から設定温度に満たない温水が供給され始め、所定時間p1+r後に設定温度に満たない温水がミキシングユニット24に供給され始め、所定時間p1+r+q後に設定温度に満たない温水が熱源機22に供給され始める。供給継続可能時間pが所定時間p1をきった時点で熱源機22の運転を開始すると、p1+r+q後に熱源機22は点火され加熱を開始する。加熱を開始すると、温水は温度d(℃)だけ上昇する。それを見越して、所定時間p1+r以後は、ミキシングユニット24によってc(℃)−d(℃)の温度に調温しておく。熱源機22の運転を開始してから加熱を開始するまでの時間が、p1+r+qに等しくなる供給継続可能時間の最低時間p1が設定されているために、蓄熱利用状態から熱源機利用状態への切換時に給湯温度が大きく温度低下することを抑制することができる。
ステップS26で水量x(リットル/min)が2.7(リットル/min)以下となったら(YESとなったら)、給湯栓64が閉じられたとみなされ、ステップS28に進んで熱源機22の燃焼を停止させ、処理を終了する。
図3に示すように、ステップS40で蓄熱利用運転を行っている最中に、ステップS42で給湯サーミスタ65が検出する温度f(℃)が設定温度のc(℃)近傍で安定しているか否かを判別する。給湯サーミスタ65の検出温度f(℃)が低温であるか、温度上昇中であって不安定であるとき(ステップS42でNOであるとき)、ステップS44に進み、混合水サーミスタ54の検出温度e(℃)が設定温度c(℃)の近似値である温度g(℃)に達したか否かを判別する。〔e=g(≒c)〕となったら(ステップS44でYESとなったら)、ステップS46に進み、給湯運転を開始してから、混合水サーミスタ54の検出温度e(℃)が設定温度c(℃)の近似値に近づくのに要した時間rを計時する。次に、ステップS48では、給湯サーミスタ65の検出温度f(℃)が設定温度c(℃)の近似値である温度g(℃)に達したか否かを判別する。〔f=g(≒c)〕となったら(ステップS48でYESとなったら)、ステップS50に進み、混合水サーミスタ54の検出温度e(℃)が設定温度c(℃)の近似値に達してから、給湯サーミスタ65の検出温度f(℃)が設定温度c(℃)の近似値に達するのに要した時間qを計時する。
計時された時間rは、蓄熱槽22から送り出された温水がミキシングユニット24を通過するのに要した時間であり、計時された時間qは、ミキシングユニット24を通過した温水が熱源機22を通過するのに要した時間である。
給湯開始時の温水経路42の流量は、第2水量センサ47で測定される温水経路51の流量に等しい。そこで、ステップS52では、蓄熱槽22とミキシングユニット24間の配管容量t(リットル)と、ミキシングユニット24と熱源機22間の配管容量s(リットル)をそれぞれ算出する。蓄熱槽22とミキシングユニット24間の配管容量t(リットル)は、〔t(リットル)=x(リットル/min)×r(分)〕の式で求めることができる。また、ミキシングユニット24と熱源機22間の配管容量s(リットル)は、〔s(リットル)=x(リットル/min)×q(分)〕の式で求めることができる。水量が10(リットル/min)、計時された時間が0.5(分)であれば、配管容量s(リットル)は、〔10×0.5=5(リットル)〕となる。配管容量s(リットル)の算出後は、処理Bから図2のステップS16に戻る。
従来であれば、この配管容量は施工状態によって異なってくるため、制御に利用することができなかった。しかし、本実施例では給湯システム10に既存のサーミスタやセンサを利用して、給湯システム10の運転中に配管容量を算出することができる。これによって、図2の処理の説明で述べたように、ミキシングユニット24で、熱源機22に加熱されて温度上昇する分を差し引いた温度に調温しておいた温水が熱源機22に到達するタイミングを捕えることができる。
もしこのタイミングより早く熱源機22を点火させてしまうと、設定温度以上の温度の温水が熱源機22で加熱されてしまい、設定温度よりさらに加熱された高温の温水が給湯されてしまう恐れがある。あるいは、もしこのタイミングより熱源機22を点火させるのが遅れてしまうと、設定温度より低温に調温された温水が熱源機22で加熱されることなく給湯されてしまい、給湯温度が大きく低下して快適な使用感を損なう。
このことから、ミキシングユニット24と熱源機22の間の配管容量を調温制御に利用することによって、給湯温度をさらに安定化させることができる。
本実施例の給湯システム10では、蓄熱利用状態のときは、ミキシングユニット24の下流側にある混合水サーミスタ54の検出温度e(℃)が設定温度c(℃)となるように調温制御される。また、熱源機利用状態のときは、熱源機22の下流側にある給湯サーミスタ65の検出温度f(℃)が設定温度c(℃)となるように調温制御される。即ち、蓄熱利用状態のときと熱源機利用状態のときとでは、制御に利用されるサーミスタが異なっている。
混合水サーミスタ54と給湯サーミスタ65は同一経路上にあるため、本来であれば同一値を検出するはずであるが、混合水サーミスタ54の検出温度e(℃)と給湯サーミスタ65の検出温度f(℃)とに誤差が生じてしまうことがある。誤差が生じると、蓄熱利用状態のときと熱源機利用状態のときとで、調温される湯温に差が生じてしまう。
例えば、設定温度が40.0(℃)であり、ミキシングユニット24で調温される温水の温度が安定しており、混合水サーミスタ54の検出温度e(℃)が40.0(℃)であり、給湯サーミスタ65の検出温度f(℃)が40.8(℃)であるとする。このときの誤差h(℃)は〔40.8−40.0=0.8(℃)〕である。蓄熱利用状態のときには混合水サーミスタ54が調温に利用されるため、温水の温度は混合水サーミスタ54による40.0(℃)に調温される。ところが、熱源機利用状態に切換わると給湯サーミスタ65が調温に利用されるため、混合水サーミスタ54であれば40.0(℃)と検出する温度であっても給湯サーミスタ65によって40.8(℃)と検出されてしまう。このため、このままでは、設定温度である40(℃)に調温しようとして、0.8(℃)温度を低下させてしまう。混合水サーミスタ54が検出する温度であれば〔40.0−0.8(℃)=39.2(℃)〕に相当する。
しかし、本実施例の給湯システム10では、熱源機利用状態のときは、設定温度c(℃)に補正値h(℃)を加味し、設定温度(℃)を補正する。即ち、蓄熱利用状態から熱源機利用状態に切換わると、設定温度40.0(℃)に補正値0.8(℃)を加え、設定温度(℃)を40.0(℃)から40.8(℃)に補正する。給湯サーミスタ65の検出温度f(℃)が、補正後の設定温度40.8(℃)となるように調温するため、熱源機利用状態の温水の温度は、混合水サーミスタ54が検出する温度の40.0(℃)に相当する温度に調温されることとなる。これによって、蓄熱利用状態から熱源機利用状態に切換わっても、調温される温水の温度は変化することなく、安定化する。
(1)例えば、設定温度が40.0(℃)であり、ミキシングユニット24で調温される温水の温度が安定しており、混合水サーミスタ54の検出温度e(℃)が40.0(℃)であり、給湯サーミスタ65の検出温度f(℃)が40.8(℃)であるとする。このときの誤差h(℃)は0.8(℃)である。蓄熱利用状態のときには、温水の温度は混合水サーミスタ54による40.0(℃)に調温される。以上は実施例と同様である。熱源機利用状態のときは、給湯サーミスタ65の検出温度f(℃)に補正値h(℃)を加味し、給湯サーミスタ65の検出温度f(℃)を補正する。即ち、検出温度f(℃)から補正値0.8(℃)を減じ、検出温度f(℃)を40.8(℃)から40.0(℃)に補正する。給湯サーミスタ65の検出温度f(℃)の補正後温度が設定温度である40.0(℃)となるように調温される。給湯サーミスタ65の検出温度f(℃)の補正後温度は、混合水サーミスタ54の検出温度e(℃)に相当するため、給湯サーミスタ65の検出温度f(℃)の補正後温度によって40.0(℃)に調温される温度と、混合水サーミスタ54の検出温度e(℃)によって40.0(℃)に調温される温度は等しくなる。これによって、蓄熱利用状態から熱源機利用状態に切換わっても、調温される温水の温度は変化することなく、安定化する。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
20:蓄熱槽、20a:出口部
21:コントローラ
22:熱源機
23:リモコン
24:ミキシングユニット、24a:給水入口、24b:温水出口24c:温水入口
25:湯張り経路
26:給水経路、26a:入口
27:注湯弁
28:減圧弁
30:ミキシングユニット給水経路
31:リリーフ弁
32:圧力開放経路、32a:一端、32b:他端
33:排水経路
34:排水弁
35:上部サーミスタ
36:下部サーミスタ
40:循環ポンプ
42:温水経路
44:往路サーミスタ
45:復路サーミスタ
47:第2水量センサ
48:給水サーミスタ
50:温水サーミスタ
51:温水経路
52:バーナ熱交換器
54:混合水サーミスタ
55:ハイカットサーミスタ
56、57:バーナ
58:追炊き熱交換器
59:補給水弁
60:バーナ熱交換器
61:シスターン
62:シスターン入水経路
63:給湯栓経路
64:給湯栓
65:給湯サーミスタ
66:水位電極、66a:ハイレベルスイッチ、66b:ローレベルスイッチ
67:第1水量センサ
68:シスターン出水経路
69:暖房ポンプ
70:低温水経路
71:バーナ上流経路
72:暖房低温サーミスタ
73:高温水経路
74:暖房高温サーミスタ
75:暖房端末熱動弁
76:暖房端末機、76a:操作スイッチ、76b:熱交換器
77:追炊き経路
78:追炊き熱動弁
79:浴槽、79a:吸出口、79b:供給口
80:風呂循環経路
81:風呂水位センサ
82:風呂循環ポンプ
83:湯張り量センサ
84:風呂水流スイッチ
85:風呂サーミスタ
86:三方弁、86a:Aポート、86b:Bポート、86c:Cポート
87:低温水戻り経路
88:蓄熱槽経路、88a:熱交換部
89:低温戻りサーミスタ
90:床暖房熱動弁
91:床暖房機
92:バイパス経路
93:バイパス熱動弁
94:低温サーミスタ
110:発電ユニット
112:改質器
114:燃料電池
116:熱交換器
117:熱媒温度センサ
118:熱交換器
119:熱媒冷却ファン
120:熱媒放熱器
121:水素ガス供給経路
122:熱媒三方弁、122a:入口、122b:出口、122c:出口
124:熱媒循環経路
125:リザーブタンク
126:燃焼ガス経路
127:熱媒ポンプ
128:循環経路、128a:循環復路、128b:循環往路
129:冷却経路
131:バーナ
Claims (2)
- 外部装置の運転によって発生した熱で加熱された温水を貯える温度成層式蓄熱槽と、
温度成層式蓄熱槽内の温水と水道水を混合するミキシングユニットと、
ミキシングユニットを通過した温水を加熱するガスバーナを有する熱源機と、
ミキシングユニットから熱源機に温水を導く温水経路を流れる温水量を検出する温水量検出手段と、
温度成層式蓄熱槽内の上部に貯えられている温水の温度を検出する蓄熱槽上部温度検出手段と、
ミキシングユニットに給水する水道水の温度を検出する給水温度検出手段と、
給湯温度を設定する温度設定手段と、
温水量検出手段が検出する水量と、蓄熱槽上部温度検出手段が検出する温水温度と、給水温度検出手段が検出する給水温度と、温度設定手段が設定する設定温度を用いて、温度成層式蓄熱槽から設定温度以上の温水を供給し続けることができる供給継続可能時間を算出する手段とを備え、
算出した供給継続可能時間が、前記熱源機の運転を開始してから熱源機のガスバーナが実際に燃焼し始めるまでのタイムラグ以内となったときに、熱源機の運転を開始させるとともに、
ミキシングユニットの下流側の温水の温度を検出する混合水温度検出手段と、
熱源機の下流側の温水の温度を検出する給湯温度検出手段と、
混合水温度検出手段が検出する混合水温度が前記設定温度となってから、給湯温度検出手段が検出する給湯温度が前記設定温度となるまでの時間を計時する計時手段と、
温水量検出手段が検出する水量と、計時手段が計時する時間によって、ミキシングユニットと熱源機との間に配設された配管の容量を算出する手段と、
算出した配管の容量と温水量検出手段で検出された水量を用いて、温水がミキシングユニットから熱源機まで移動するのに要する時間を算出する手段とを備えている給湯システム。 - 熱源機の給湯能力と、温水量検出手段が検出する水量によって、点火時に加熱されて上昇する温水の昇温幅を算出する手段を備え、
熱源機の点火直後に熱源機を通過する温水がミキシングユニットを通過する際に、ミキシングユニットにおいて設定温度から算出した昇温幅を差し引いた温度に調温されることを特徴とする請求項1の給湯システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003350005A JP4102279B2 (ja) | 2003-10-08 | 2003-10-08 | 給湯システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003350005A JP4102279B2 (ja) | 2003-10-08 | 2003-10-08 | 給湯システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005114257A JP2005114257A (ja) | 2005-04-28 |
JP4102279B2 true JP4102279B2 (ja) | 2008-06-18 |
Family
ID=34541707
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003350005A Expired - Fee Related JP4102279B2 (ja) | 2003-10-08 | 2003-10-08 | 給湯システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4102279B2 (ja) |
-
2003
- 2003-10-08 JP JP2003350005A patent/JP4102279B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005114257A (ja) | 2005-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4327170B2 (ja) | 貯湯式給湯システム | |
JP4712608B2 (ja) | 貯湯式給湯システム | |
JP4295699B2 (ja) | コージェネレーションシステム | |
JP4546273B2 (ja) | 給湯システム | |
JP4064940B2 (ja) | 給湯システム | |
JP4488884B2 (ja) | 給湯システム | |
JP4095046B2 (ja) | 給湯システム | |
JP4076939B2 (ja) | 給湯システム | |
JP5140634B2 (ja) | 貯湯式給湯システムとコージェネレーションシステム | |
JP4102279B2 (ja) | 給湯システム | |
JP4126282B2 (ja) | 給湯装置 | |
JP4292115B2 (ja) | 給湯システム | |
JP4523809B2 (ja) | 給湯装置 | |
JP2005249340A (ja) | 給湯システム | |
JP2006010116A (ja) | 給湯システム | |
JP4077419B2 (ja) | コージェネレーションシステム | |
JP4198522B2 (ja) | コージェネレーションシステム | |
JP4440721B2 (ja) | 給湯システム | |
JP2004163008A (ja) | コージェネレーションシステム | |
JP4160066B2 (ja) | コージェネレーションシステム | |
JP4223499B2 (ja) | コージェネレーションシステム | |
JP2004205140A (ja) | 風呂用追焚装置 | |
JP2006132828A (ja) | コージェネレーションシステム | |
JP4016006B2 (ja) | 給湯システム | |
JP4145758B2 (ja) | 給湯システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060817 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070720 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070904 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071026 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071225 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080218 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080318 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080321 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110328 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4102279 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110328 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140328 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |