JP4680835B2

JP4680835B2 - 貯湯式給湯システム

Info

Publication number: JP4680835B2
Application number: JP2006154732A
Authority: JP
Inventors: 健司奥居; 慎一郎林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2026-06-02
Also published as: JP2007322092A

Description

本発明は、貯湯タンク及びヒートポンプを備える貯湯式給湯システムに関するものである。

従来の給湯装置（貯湯式給湯システム）として、加熱手段（ヒートポンプ）により内部の水を加熱して、内部に給湯用の湯として貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクに水を送る給水経路と、前記貯湯タンク内の貯えられた湯を送る給湯経路と、前記給水経路から分岐し、前記貯湯タンクを迂回するバイパス経路と、前記給湯経路と前記バイパス経路が合流した混合湯経路と、前記給湯経路と前記バイパス経路の合流点に設けられ、前記給湯経路を流れる湯と前記バイパス経路を流れる湯の混合比率を、それぞれの経路の開度を調節することで制御する混合弁と、前記混合湯経路に設けられ、前記混合湯経路を流れる湯の供給の有無を検出する流量センサ（給湯検出手段）と、前記流量センサ及び給湯設定温度に応じて前記混合弁を制御する制御手段とを備える給湯装置（貯湯式給湯システム）がある（例えば、特許文献１参照）。

また、他の従来の貯湯式給湯システムとして、循環ポンプにより貯湯タンクの水を循環させることによって、貯湯タンク内の水をヒートポンプで加熱し、高温の湯を貯湯タンク内に貯湯するようにした貯湯式給湯システムにおいて、前記ヒートポンプと貯湯タンク間を接続する循環ポンプにて貯湯タンク内の水を循環させるように接続した水循環経路に、沸き上げを積算流量にて制御するようにした流量センサを配設し、沸き上げ制御を簡易な方法できめ細かく制御し、かつ低コストで行うことができるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−２３２８９９号公報特開２００４−０２８３５１号公報

しかしながら、上記２つの従来の技術を用いて、貯湯式給湯システムの給湯温度制御及び貯湯の沸き上げ制御を行なおうとすると、流量センサを、給湯経路又は混合湯経路と、ヒートポンプと貯湯タンクとの水循環経路と、の２ヶ所にそれぞれ１個ずつ合計２個設置する必要があり、コストアップとなるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、貯湯式給湯システムの給湯温度制御及び貯湯の沸き上げ制御を行なうための各流量の検出を、１つの流量センサで行なうことができる貯湯式給湯システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、貯湯タンクに接続された第１の逆止弁と該第１の逆止弁の下流側に接続された流量センサと該流量センサの下流側に接続された混合弁とを設けた給湯回路と、前記貯湯タンクの湯を加熱するヒートポンプの吐出側を、前記第１の逆止弁と前記流量センサの間に接続する高温管と、前記流量センサの下流側の湯を前記貯湯タンクに戻す第２の逆止弁とを設けた沸き上げ循環回路と、を備え、前記貯湯タンクの湯を給湯するときは、前記貯湯タンクから、前記第１の逆止弁、前記流量センサ、前記混合弁の順で湯を流して給湯を行い、前記貯湯タンクの湯の沸き上げを行なうときは、前記貯湯タンクから、前記ヒートポンプ、前記高温管、前記流量センサ、前記第２の逆止弁、前記貯湯タンクの順で湯を循環させて沸き上げを行ない、前記流量センサを共用することを特徴とする。

この発明によれば、従来の貯湯式給湯システムが備えていた給湯流量を検出する流量センサにより、給湯流量と沸き上げ循環流量の両方を検出し、低コストでヒートポンプの沸き上げ循環流量を検出して沸き上げ制御を行う貯湯式給湯システムが得られる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる貯湯式給湯システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１は、本発明にかかる貯湯式給湯システムの実施の形態のシステム構成を示す図であり、図２は、貯湯の沸き上げ中の湯の流れを示す図であり、図３は、給湯中の湯の流れを示す図であり、図４は、貯湯の沸き上げと給湯とが同時に行なわれているときの湯の流れを示す図である。

図１に示すように、貯湯式給湯システム１００は、円筒状の胴部１ａと半球状の下部１ｂ及び上部１ｃとから成る縦長の貯湯タンク１と、貯湯タンク１内の水及び湯を循環させながら加熱するヒートポンプ３０と、貯湯タンク１からの湯と水道水（水；市水）を混合し、混合湯を蛇口４０から給湯する混合弁３ａと、ヒートポンプ３０及び混合弁３ａを制御する制御装置５０と、を備えている。

給水管２が減圧弁２ａを介して貯湯タンク１の下部１ｂに接続され、減圧弁２ａで設定された所定圧力の水道水を貯湯タンク１内に供給する。減圧弁２ａと混合弁３ａの間は、バイパス管７で接続され、水道水が電気制御式の混合弁３ａに供給される。

貯湯タンク１の上部１ｃと混合弁３ａとの間は、第１の逆止弁５と第１の逆止弁５の下流側に接続された流量センサ４とを介して給湯管３で接続されている。第１の逆止弁５、流量センサ４、給湯管３及び混合弁３ａは、給湯回路６０を構成している。貯湯タンク１内の湯は、給湯回路６０により混合管１０を介して蛇口４０から給湯される。

貯湯タンク１の下部１ｂとヒートポンプ３０の循環ポンプ３２の吸込口の間は、低温管８ａで接続され、循環ポンプ３２の吐出口は、ヒートポンプ３０の熱交換器３１の入口に接続され、熱交換器３１の出口すなわちヒートポンプ３０の吐出側は、高温管８ｂを介して第１の逆止弁５と流量センサ４の間に接続されている。

流量センサ４の下流側の給湯管３と貯湯タンク１の上部１ｃとの間は、給湯管３から貯湯タンク１へ湯を通す第２の逆止弁６を介して戻し管９により接続されている。高温管８ｂ、流量センサ４、給湯管３、戻し管９及び第２の逆止弁６は、ヒートポンプ３０の加熱湯を貯湯タンク１に戻すための沸き上げ循環回路７０を構成している。

貯湯タンク１には温度センサ２１が、給湯管３には温度センサ１１が、バイパス管７には温度センサ１２が、混合管１０には温度センサ１３が、それぞれ設置され、各温度センサ２１、１１、１２、１３の検出信号は、制御装置５０に出力される。

制御装置５０は、判断部及び記憶部を備え、図示しない操作部で設定された給湯温度及び給湯流量、並びに、温度センサ２１、１１、１２、１３の検出信号に基づいて、ヒートポンプ３０、混合弁３ａ等のシステム全体を運転制御する。また、制御装置５０は時計を内蔵し、時刻に応じてシステムを運転制御する。

次に、図２を参照して貯湯タンク１内の水及び湯の沸き上げ運転について説明する。図２に示す矢印は、沸き上げ運転中の水及び湯の流れ方向を示す。貯湯タンク１内に貯えた水及び湯を、循環ポンプ３２により低温管８ａを介してヒートポンプ３０に吸込み、ヒートポンプ３０の熱交換器３１により水及び湯を加熱し、加熱湯を、高温管８ｂ、流量センサ４、給湯管３、戻し管９及び第２の逆止弁６から成る沸き上げ循環回路７０を通して貯湯タンク１内に循環させる。

沸き上げ運転時の加熱湯の循環流量Ｘは、流量センサ４により検出される。沸き上げ運転は、流量センサ４の検出値から制御装置５０により循環ポンプ３２を制御して循環流量を調節し、貯湯タンク１に設置された温度センサ２１が検出する貯湯タンク１内の湯温が操作部で設定された目標沸き上げ温度になるまで行われる。

次に、図３を参照して給湯時の湯の流れについて説明する。図３に示す矢印は、給湯時の湯の流れ方向を示す。蛇口４０をひねると、貯湯タンク１の湯が、第１の逆止弁５、流量センサ４、給湯管３及び混合弁３ａから成る給湯回路６０を通って蛇口４０に供給される。一方、給水管２からの水がバイパス管７を通って混合弁３ａに供給される。

給湯管３の湯の温度を温度センサ１１により検出し、バイパス管７の水の温度を温度センサ１２により検出し、混合管１０から給湯される混合湯の温度を温度センサ１３で検出し、温度センサ１１、１２、１３により検出した検出温度に基づいて、蛇口４０から給湯される混合湯の温度が、操作部で設定された設定温度になるように、制御装置５０により混合弁３ａを制御する。

給湯時における貯湯タンク１内の湯の使用量は、流量センサ４により検出された流量検出値から制御装置５０により計算される。なお、第２の逆止弁６が、戻し管９に、貯湯タンク１から湯が出る方向の流れを阻止する向きに接続されているため、給湯時には、戻し管９から貯湯タンク１内の湯が流出することはない。

次に、図４を参照して貯湯の沸き上げと給湯とが同時に行われるときの水及び湯の流れについて説明する。図４に示す矢印は、貯湯の沸き上げと給湯とが同時に行なわれるときの湯の流れを示す。

図４に示すように、貯湯タンク１の貯湯の沸き上げと蛇口４０からの給湯とが同時に行われると、図２に示す湯の流れと図３に示す湯の流れが同時に起こり、流量センサ４には、沸き上げ循環湯と給湯される湯が同時に流れ、流量センサ４は、循環流量Ｘと給湯流量Ｙの合計流量Ｚを検出することになる。

循環流量Ｘと給湯流量Ｙを個別に求めるには、沸き上げ運転中に給湯が開始されたときは、循環流量Ｘが先に検出されているので、
循環流量Ｘ
給湯流量Ｙ＝合計流量Ｚ−循環流量Ｘ
として求めることができ、給湯中に沸き上げ運転が開始されたときは、給湯流量Ｙが先に検出されているので、
給湯流量Ｙ
循環流量Ｘ＝合計流量Ｚ−給湯流量Ｙ
として求めることができる。

以上のように、実施の形態の貯湯式給湯システム１００によれば、従来の貯湯式給湯システムが備えていた給湯流量を検出する流量センサ４により、給湯流量と沸き上げ循環流量の両方を検出するようにし、流量センサ４を共用したので、低コストでヒートポンプ３０の沸き上げ循環流量の検出を行うことができる。

また、従来、制御装置５０による演算で求めていた沸き上げ循環流量を、流量センサ４により検出することができるので、制御装置５０により、沸き上げ循環流量を一定とするような沸き上げ制御を行うことが可能となり、ヒートポンプ式の貯湯式給湯システムの運転コストを低減させることができる。

以上のように、本発明にかかる貯湯式給湯システムは、きめ細かな沸き上げ運転制御を行なうことができる低コストの貯湯式給湯システムとして有用である。

本発明にかかる貯湯式給湯システムの実施の形態のシステム構成を示す図である。貯湯の沸き上げ中の湯の流れを示す図である。給湯中の湯の流れを示す図である。貯湯の沸き上げと給湯とが同時に行なわれているときの湯の流れを示す図である。

符号の説明

１貯湯タンク
２給水管
２ａ減圧弁
３給湯管
３ａ混合弁
４流量センサ
５第１の逆止弁
６第２の逆止弁
７バイパス管
８ａ低温管
８ｂ高温管
９戻し管
１０混合管
１１，１２，１３，２１温度センサ
３０ヒートポンプ
３１熱交換器
３２循環ポンプ
４０蛇口
５０制御装置
６０給湯回路
７０沸き上げ循環回路
１００貯湯式給湯システム

Claims

貯湯タンクに接続された第１の逆止弁と該第１の逆止弁の下流側に接続された流量センサと該流量センサの下流側に接続された混合弁とを設けた給湯回路と、
前記貯湯タンクの湯を加熱するヒートポンプの吐出側を、前記第１の逆止弁と前記流量センサの間に接続する高温管と、前記流量センサの下流側の湯を前記貯湯タンクに戻す第２の逆止弁とを設けた沸き上げ循環回路と、
を備え、前記貯湯タンクの湯を給湯するときは、前記貯湯タンクから、前記第１の逆止弁、前記流量センサ、前記混合弁の順で湯を流して給湯を行い、前記貯湯タンクの湯の沸き上げを行なうときは、前記貯湯タンクから、前記ヒートポンプ、前記高温管、前記流量センサ、前記第２の逆止弁、前記貯湯タンクの順で湯を循環させて沸き上げを行ない、前記流量センサを共用することを特徴とする貯湯式給湯システム。