JP4302645B2 - 貯湯槽の温度分布推定システム - Google Patents
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すなわち、請求項1に係る発明は、貯湯槽の一端側から加熱手段へ水を供給し、該加熱手段で加熱された湯水を貯湯槽へその他端側から注入して貯留し、該貯留された湯水を給湯するように構成された給湯システムに用いられ、前記貯湯槽へ貯湯を行う貯湯運転時に前記貯湯槽内に貯留された高温水と低温水との境界部に形成される混合層の温度分布を推定するためのシステムであって、前記貯湯槽内に設けられ、該貯湯槽に貯留された湯水の温度を検出するための、前記貯湯タンクの前記一端側の部位に設けられた温度センサを含む少なくとも1つの温度センサと、前記温度センサにより検出された温度の履歴と、前記貯湯槽内の湯水の移動速度とに基づいて、前記混合層の温度分布を推定する温度推定部とを備えることを特徴とする。
また、請求項2に係る発明は、貯湯槽の一端側から加熱手段へ水を供給し、該加熱手段で加熱された湯水を貯湯槽へその他端側から注入して貯留し、該貯留された湯水を給湯するように構成された給湯システムに用いられ、前記貯湯層に貯湯が行われない給湯運転時に前記貯湯槽内に貯留された高温水と低温水との境界部に形成される混合層の温度分布を推定するためのシステムであって、前記貯湯槽内に設けられ、該貯湯槽に貯留された湯水の温度を検出するための、前記貯湯タンクの前記他端側の部位に設けられた温度センサを含む少なくとも1つの温度センサと、前記温度センサにより検出された温度の履歴と、前記貯湯槽内の湯水の移動速度とに基づいて、前記混合層の温度分布を推定する温度推定部とを備えることを特徴とする。
本発明による貯湯槽の温度分布推定システムによれば、貯湯槽の少なくとも1つの温度センサにより貯湯槽内に貯留される湯水の温度を検出し、この温度センサにより検出された温度の履歴と貯湯槽内を移動する湯水の移動速度とに基づいて、温度推定部により貯湯槽内の温度分布が推定され、この推定された温度分布により貯湯槽内の混合層の状態が推定されることになる。
本発明による温度分布推定システムによれば、貯湯槽の少なくとも1つの温度センサにより貯湯槽内に貯留される湯水の温度を検出し、この温度センサにより検出された温度の履歴と貯湯槽内を移動する湯水の移動速度とに基づいて、温度推定部により貯湯槽内の温度分布が推定され、この推定された温度分布により貯湯槽内に形成される混合層の状態が推定される。
本発明による貯湯槽の温度分布推定システムによれば、貯湯槽の少なくとも1つの温度センサにより貯湯槽内に貯留される湯水の温度を検出し、この温度センサにより検出された温度の履歴と貯湯槽内を移動する湯水の移動速度とに基づいて、温度推定部により貯湯槽内の温度分布が推定され、この推定された温度分布により貯湯槽内に形成される混合層の状態が推定される。そして、この混合層の状態を把握し、混合層の特定の温度範囲内(例えば60〜80℃)の湯水をバイパス配管を介して貯湯槽から取り出すことにより、混合層の湯水を有効に利用することができる。
従って、推定された貯湯槽内の温度分布により貯湯槽内に形成される混合層の状態を推定することができるので、混合層の湯水が加熱源(ヒートポンプ)に作用する前に、混合層の湯水をバイパス配管を介して取り出す等の対策を採ることができ、給湯システムの運転中に加熱源が停止するようなことはなく、給湯量の多い時間帯に不足することなく適度な温度の湯水を各所に十分に給湯することができる。
図1には、本発明による貯湯槽の温度分布推定システムの一実施の形態が示されていて、この貯湯槽の温度分布推定システムは、加熱源30にヒートポンプを用いた給湯システム1に適用したものであって、この給湯システム1は、加熱系統2と給湯系統25と循環系統40と追い炊き系統50とを備えている。
1.貯湯運転(給湯がない場合):図3
図3に示すように、貯湯槽の容量を、給湯システムのヒートポンプ(HP)能力の8時間分の容量に設定する。ヒートポンプの能力をA(L/min)とすると、貯湯槽の容量はA×60×8=480A(L)(10時間貯湯の場合には600A(L))となる。貯湯槽を上下方向に均等に4分割し、上から4分の1の箇所に温度センサTu、下から4分の1の箇所に温度センサTbをそれぞれ設置する。
(1)ヒートポンプ運転後のある時点から、貯湯槽のTu、Tbの位置の温度を所定の時間(数分)ごとに所定の時間(2時間)検出し、Tu、Tbの位置における時間と温度との関係を求める。
(2)次に、貯湯槽内の所定の温度の湯水の位置と時間との関係を求める。ここで、貯湯槽内のFull、Tu、Tb、0断面における流量(F)は、ヒートポンプ出口側の流量(Fp)に等しい。
(3)そして、(1)で得られたグラフと(2)で得られたグラフとから、温度と位置との関係を求めることにより、図4に示すような温度と貯湯量との関係が得られる。
(1)貯湯運転(給湯がない場合)と同様に、ヒートポンプ運転後のある時点から、貯湯槽のTu、Tbの位置の温度を所定の時間(数分)ごとに所定の時間(2時間)検出し、Tu、Tbの位置における時間と温度との関係を求める。
(2)次に、貯湯槽内の所定の温度の湯水の位置と時間との関係を求める。ここで、F(貯湯槽の流量)=(Ts(給湯温度)−Tw(給水温度))×Fw(給水流量)/(Th(貯湯槽出口側温度)−Tw(貯湯槽入り口側温度))であるから、この式から求めたFにより湯水の位置と時間との関係を求める。
(3)そして、(1)で得られたグラフと(2)で得られたグラフとから、温度と位置との関係を求めることにより温度と貯湯量との関係が得られる(図4参照)。
2 加熱系統
3 第1貯湯槽
4、5、8 流入口
6、9、10 流出口
7 第2貯湯槽
11、12、46、47、51、52、66 開閉弁
13 給水系統
14 給水源
15、43 第1温度センサ
16、44 第2温度センサ
17、45 第3温度センサ
18 第4温度センサ
25 給湯系統
26 水栓
27 比例三方向弁
30 加熱手段
31 循環ポンプ
35 配管
40 循環系統
41 循環槽
42 循環ポンプ
50 追い炊き系統
60 制御手段
65 バイパス配管
Claims (4)
- 貯湯槽の一端側から加熱手段へ水を供給し、該加熱手段で加熱された湯水を貯湯槽へその他端側から注入して貯留し、該貯留された湯水を給湯するように構成された給湯システムに用いられ、前記貯湯槽へ貯湯を行う貯湯運転時に前記貯湯槽内に貯留された高温水と低温水との境界部に形成される混合層の温度分布を推定するためのシステムであって、
前記貯湯槽内に設けられ、該貯湯槽に貯留された湯水の温度を検出するための、前記貯湯タンクの前記一端側の部位に設けられた温度センサを含む少なくとも1つの温度センサと、前記温度センサにより検出された温度の履歴と、前記貯湯槽内の湯水の移動速度とに基づいて、前記混合層の温度分布を推定する温度推定部とを備えることを特徴とする貯湯槽の温度分布推定システム。 - 貯湯槽の一端側から加熱手段へ水を供給し、該加熱手段で加熱された湯水を貯湯槽へその他端側から注入して貯留し、該貯留された湯水を給湯するように構成された給湯システムに用いられ、前記貯湯層に貯湯が行われない給湯運転時に前記貯湯槽内に貯留された高温水と低温水との境界部に形成される混合層の温度分布を推定するためのシステムであって、
前記貯湯槽内に設けられ、該貯湯槽に貯留された湯水の温度を検出するための、前記貯湯タンクの前記他端側の部位に設けられた温度センサを含む少なくとも1つの温度センサと、前記温度センサにより検出された温度の履歴と、前記貯湯槽内の湯水の移動速度とに基づいて、前記混合層の温度分布を推定する温度推定部とを備えることを特徴とする貯湯槽の温度分布推定システム。 - 前記加熱源はヒートポンプであることを特徴とする請求項1又は2に記載の貯湯槽の温度分布推定システム。
- 前記貯湯槽の一部に、混合層内の特定の温度範囲内の湯水を取り出すためのバイパス配管を接続したことを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の貯湯槽の温度分布推定システム。
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