JP4359340B2 - 給湯システム - Google Patents
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Description
Tmix=Ts−Qmin/F …(1)
ただし、Fは給湯器を流れる流量である。
したがって、上記点火時点T2’で、混合温度Tmixは設定温度Tinより温度差ΔT=Qmin/Fだけ低下する。この温度差ΔTはガス給湯器の最小限の燃焼により得られる温度上昇分に相当する。
(a)熱発生源と、
(b)上記熱発生源からの熱を受ける熱交換器と、
(c)貯湯タンクと、
(d)上記貯湯タンクの底部から熱交換器を経て貯湯タンクへと水を循環させる循環路と、
(e)下流端が上記貯湯タンクの底部に接続された給水路と、
(f)上流端が上記貯湯タンクの頂部に接続された給湯路と、
(g)上記給湯路の中途部に設けられ、上記貯湯タンクからの湯と上記給水路の水とを混合するミキシングバルブと、
(h)上記給湯路において上記ミキシングバルブの下流側に設けられた補助熱源と、
(i)上記ミキシングバルブと補助熱源を制御することにより、上記給湯路の下流端から設定温度の湯を出湯させる制御手段と、
を備えた給湯システムにおいて、
上記循環路は上記熱交換器から貯湯タンクの頂部へ向かう第1分岐路とこれより下方の貯湯タンクの側部へ向かう第2分岐路に分岐され、これら第1,第2の分岐路の交差部に切替弁手段が設けられ、
上記貯湯タンク内には熱交換器からの高温の湯からなる高温層と給水温度の水からなる低温層と温度勾配を有する中間遷移層とが貯えられるようになっており、
上記制御手段は、中間遷移層の湯を貯湯タンクに残すようにして上記ミキシングバルブと補助熱源を制御して、出湯温度を設定温度に維持し、
さらに制御手段は、上記切替弁手段を、通常時には上記熱交換器からの湯を第1分岐路を介して貯湯タンクの頂部にのみ供給する第1の状態にし、必要に応じて、上記熱交換器からの湯の少なくとも一部を上記第2分岐路に供給する第2の状態にすることを特徴とする。
上記制御において熱交換器からの高温の湯が貯湯タンクの頂部に補充されると、上記中間遷移層は下方に移動する。再出湯時にはこの高温の湯だけミキシングバルブへ供給され、中間遷移層が残ることになる。この繰り返しにより中間遷移層の湯が貯湯タンクに長期にわたって滞留する可能性がある。そこで、切替弁手段を作動させて熱交換器からの高温の湯を第2分岐路を介して貯湯タンクの側部に供給し、貯湯タンク内で対流を起こさせる。これにより、比較的狭い中間遷移層が広い領域に拡散して希釈され、長期にわたって貯湯タンク内に滞留するのを回避することができる。
(b)上記熱発生源からの熱を受ける熱交換器と、
(c)貯湯タンクと、
(d)上記貯湯タンクの底部から熱交換器を経て貯湯タンクへと水を循環させる循環路と、
(e)下流端が上記貯湯タンクの底部に接続された給水路と、
(f)上流端が上記貯湯タンクの頂部に接続された給湯路と、
(g)上記給湯路の中途部に設けられ、上記貯湯タンクからの湯と上記給水路の水とを混合するミキシングバルブと、
(h)上記給湯路において上記ミキシングバルブの下流側に設けられた補助熱源と、
(i)上記ミキシングバルブと補助熱源を制御することにより、上記給湯路の下流端から設定温度の湯を出湯させる制御手段と、
を備えた給湯システムにおいて、
上記貯湯タンクの頂端から所定距離下方の位置に、貯湯タンク内の湯温を測定するタンク温度センサが設けられ、上記循環路は上記熱交換器から貯湯タンクの頂部へ向かう第1分岐路とこれより下方の貯湯タンクの側部へ向かう第2分岐路に分岐され、これら第1,第2の分岐路の交差部に切替弁手段が設けられ、
上記制御手段は、
(ア)上記タンク温度センサの検出温度が閾値より上回っている状況では、補助熱源を停止したままミキシングバルブを制御することにより、ミキシングバルブからの混合湯の温度を設定温度に維持し、
(イ)上記検出温度が低下して閾値に達した時には、最小限の熱量を供給するように補助熱源の作動を開始するとともに、この最小限の熱量供給に対応して貯湯タンクからの湯の割合を減じるようにミキシングバルブを制御することにより、出湯温度を設定温度に維持し、
(ウ)上記ミキシングバルブによる貯湯タンクからの湯の割合を、上記補助熱源の作動開始時に減じた値から、徐々に減じて実質的にゼロにし、上記ミキシングバルブからの混合湯の温度の低下を補助熱源の供給熱量の増大により補償して、出湯温度を設定温度に維持し、
(エ)上記切替弁手段を、通常時には上記熱交換器からの湯を第1分岐路を介して貯湯タンクの頂部にのみ供給する第1の状態にし、上記ミキシングバルブで貯湯タンクからの湯の割合を実質的にゼロにした後では、上記熱交換器からの湯の少なくとも一部を上記第2分岐路に供給する第2の状態にすることを特徴とする。
上記の制御では、中間遷移層の湯がミキシングバルブに供給されずに貯湯タンクに残る。熱交換器からの高温の湯が貯湯タンクの頂部に補充されると、この中間遷移層は下方に移動する。再出湯時にはこの高温の湯だけミキシングバルブへ供給され、中間遷移層が残ることになる。この繰り返しにより中間遷移層の湯が貯湯タンクに長期にわたって滞留する可能性がある。そこで、上記のようにミキシングバルブにより貯湯タンクからの湯の割合を実質的にゼロにした後では、切替弁手段を作動させて熱交換器からの高温の湯を第2分岐路を介して貯湯タンクの側部に供給し、貯湯タンク内で対流を起こさせる。これにより、比較的狭い中間遷移層が広い領域に拡散して希釈され、長期にわたって貯湯タンク内に滞留するのを回避することができる。
好ましくは、上記制御手段は、上記ミキシングバルブによる貯湯タンクの湯の割合を補助熱源の作動開始時点で減じた後、混合湯の温度を一定に維持するようにミキシングバルブを制御し、この混合湯の温度が上記タンク温度センサの検出温度と一致した時から、混合湯の温度を徐々に下げるようにミキシングバルブを制御する。これにより、補助熱源の作動開始直後における補助熱源の安定した制御を確保でき、出湯温度をより一層安定させることができる。
好ましくは、上記給湯路において上記ミキシングバルブの上流側に電磁開閉弁が設けられ、上記制御手段は、上記ミキシングバルブが貯湯タンクからの湯の割合を実質的にゼロにした時に、上記電磁開閉弁を閉じる。これにより、貯湯タンクから補助熱源への湯の供給を確実に遮断することができる。
他の態様では、上記切替弁手段が他のミキシングバルブであり、上記第2の状態が上記熱交換器からの湯を第1,第2の分岐路の両方に供給する状態である。この場合には、上記希釈効果を得るとともに、貯湯タンクの湯をミキシングバルブへ供給可能な状態に早く達することができ、熱交換器からの熱エネルギーを有効に活用できる。
好ましくは、上記熱発生源が排熱源であり、上記補助熱源がガス給湯器である。これにより、熱エネルギーを有効に利用することができる。
上記分岐路25a,25bへの分配割合は固定でもよいし、可変にしてもよい。可変の場合には、時間の経過やタンク温度センサ87での検出温度の上昇に伴い、第1分岐路25aへの分配割合を増大させるようにしてもよい。他の制御は第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。
11 排熱源(熱発生源)
12 熱交換器
20 貯湯タンク
30 ミキシングバルブ
40 ガス給湯器(補助熱源)
50 給水路
60 給湯路
70 制御ユニット(制御手段)
86 タンク温度センサ
87 他のタンク温度センサ
90 三方弁(切替弁手段)
91 他のミキシングバルブ(切替弁手段)
Claims (9)
- (a)熱発生源と、
(b)上記熱発生源からの熱を受ける熱交換器と、
(c)貯湯タンクと、
(d)上記貯湯タンクの底部から熱交換器を経て貯湯タンクへと水を循環させる循環路と、
(e)下流端が上記貯湯タンクの底部に接続された給水路と、
(f)上流端が上記貯湯タンクの頂部に接続された給湯路と、
(g)上記給湯路の中途部に設けられ、上記貯湯タンクからの湯と上記給水路の水とを混合するミキシングバルブと、
(h)上記給湯路において上記ミキシングバルブの下流側に設けられた補助熱源と、
(i)上記ミキシングバルブと補助熱源を制御することにより、上記給湯路の下流端から設定温度の湯を出湯させる制御手段と、
を備えた給湯システムにおいて、
上記循環路は上記熱交換器から貯湯タンクの頂部へ向かう第1分岐路とこれより下方の貯湯タンクの側部へ向かう第2分岐路に分岐され、これら第1,第2の分岐路の交差部に切替弁手段が設けられ、
上記貯湯タンク内には熱交換器からの高温の湯からなる高温層と給水温度の水からなる低温層と温度勾配を有する中間遷移層とが貯えられるようになっており、
上記制御手段は、中間遷移層の湯を貯湯タンクに残すようにして上記ミキシングバルブと補助熱源を制御して、出湯温度を設定温度に維持し、
さらに制御手段は、上記切替弁手段を、通常時には上記熱交換器からの湯を第1分岐路を介して貯湯タンクの頂部にのみ供給する第1の状態にし、必要に応じて、上記熱交換器からの湯の少なくとも一部を上記第2分岐路に供給する第2の状態にすることを特徴とする給湯システム。 - (a)熱発生源と、
(b)上記熱発生源からの熱を受ける熱交換器と、
(c)貯湯タンクと、
(d)上記貯湯タンクの底部から熱交換器を経て貯湯タンクへと水を循環させる循環路と、
(e)下流端が上記貯湯タンクの底部に接続された給水路と、
(f)上流端が上記貯湯タンクの頂部に接続された給湯路と、
(g)上記給湯路の中途部に設けられ、上記貯湯タンクからの湯と上記給水路の水とを混合するミキシングバルブと、
(h)上記給湯路において上記ミキシングバルブの下流側に設けられた補助熱源と、
(i)上記ミキシングバルブと補助熱源を制御することにより、上記給湯路の下流端から設定温度の湯を出湯させる制御手段と、
を備えた給湯システムにおいて、
上記貯湯タンクの頂端から所定距離下方の位置に、貯湯タンク内の湯温を測定するタンク温度センサが設けられ、上記循環路は上記熱交換器から貯湯タンクの頂部へ向かう第1分岐路とこれより下方の貯湯タンクの側部へ向かう第2分岐路に分岐され、これら第1,第2の分岐路の交差部に切替弁手段が設けられ、
上記制御手段は、
(ア)上記タンク温度センサの検出温度が閾値より上回っている状況では、補助熱源を停止したままミキシングバルブを制御することにより、ミキシングバルブからの混合湯の温度を設定温度に維持し、
(イ)上記検出温度が低下して閾値に達した時には、最小限の熱量を供給するように補助熱源の作動を開始するとともに、この最小限の熱量供給に対応して貯湯タンクからの湯の割合を減じるようにミキシングバルブを制御することにより、出湯温度を設定温度に維持し、
(ウ)上記ミキシングバルブによる貯湯タンクからの湯の割合を、上記補助熱源の作動開始時に減じた値から、徐々に減じて実質的にゼロにし、上記ミキシングバルブからの混合湯の温度の低下を補助熱源の供給熱量の増大により補償して、出湯温度を設定温度に維持し、
(エ)上記切替弁手段を、通常時には上記熱交換器からの湯を第1分岐路を介して貯湯タンクの頂部にのみ供給する第1の状態にし、上記ミキシングバルブで貯湯タンクからの湯の割合を実質的にゼロにした後では、上記熱交換器からの湯の少なくとも一部を上記第2分岐路に供給する第2の状態にすることを特徴とする給湯システム。 - 上記の貯湯タンクからの湯の割合を徐々に減じる制御は、混合湯の温度を管理してこの混合湯の温度を時間の経過にしたがって徐々に下げるミキシングバルブの制御であることを特徴とする請求項2に記載の給湯システム。
- 上記制御手段は、上記ミキシングバルブによる貯湯タンクの湯の割合を補助熱源の作動開始時点で減じた後、混合湯の温度を一定に維持するようにミキシングバルブを制御し、この混合湯の温度が上記タンク温度センサの検出温度と一致した時から、混合湯の温度を徐々に下げるようにミキシングバルブを制御することを特徴とする請求項3に記載の給湯システム。
- 上記給湯路において上記ミキシングバルブの上流側に電磁開閉弁が設けられ、上記制御手段は、上記ミキシングバルブが貯湯タンクからの湯の割合を実質的にゼロにした時に、上記電磁開閉弁を閉じることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の給湯システム。
- 上記切替弁手段が三方弁であり、上記第2の状態が上記熱交換器からの湯を上記第2分岐路のみに供給する状態であることを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の給湯システム。
- 上記切替弁手段が他のミキシングバルブであり、上記第2の状態が上記熱交換器からの湯を第1,第2の分岐路の両方に供給する状態であることを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の給湯システム。
- 上記貯湯タンクには、上記タンク温度センサの下方において貯湯タンク内の湯の温度を測定する他のタンク温度センサを備え、当該他の温度センサでの検出温度が上記閾値より低い他の閾値を上回ったときに、上記制御手段は上記切替弁手段を上記第2の状態から上記第1の状態に復帰させることを特徴とする請求項2〜7のいずれかに記載の給湯システム。
- 上記熱発生源が排熱源であり、上記補助熱源がガス給湯器であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の給湯システム。
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