JP4877033B2

JP4877033B2 - 給湯システム

Info

Publication number: JP4877033B2
Application number: JP2007111455A
Authority: JP
Inventors: 秀人新保; 信二山脇; 慎也澤田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2027-04-20
Also published as: JP2008267697A

Description

本発明は、複数の貯湯タンクを有する給湯システムに関する。

従来の、貯湯タンクを有する給湯システムにおいては、貯湯量が一定量以下になると、熱源機が運転を開始するのが一般的である。従来の、貯湯タンクが一つの給湯システムの例を図４に示す。給湯システム１０１は、給水を沸かし上げる熱源機１０２と、沸かし上げられた湯を貯湯する貯湯タンク１０３と、貯湯タンク１０３に貯湯された湯の温度を検出する複数の温度センサ１０６と、温度センサ１０６が検出した温度に基づいて熱源機１０２を制御する制御部１０７と、を備えている。貯湯タンク１０３内の湯を出湯するときには、カラン１０８が開かれ、給水が給水圧により貯湯タンク１０３の下部に入り、貯湯タンク１０３内の湯が押し上げられて、貯湯タンク１０３の上部から出湯配管１５３を通って出湯される。そして、制御部１０７は、温度センサ１０６により検出された湯温信号に基づいて貯湯タンク１０３内の貯湯量を算出し、貯湯量が一定量以下になると、熱源機１０２を運転させる。熱源機１０２は、内蔵する送湯ポンプ１２１によって、貯湯タンク１０３の下部の水を吸い込んで沸かし上げ、沸かし上げた湯を貯湯タンク１０３に上部から貯湯するか、又はカラン１０８より出湯する。

また、従来の貯湯タンクが２台直列に接続された給湯システムの例を図５に示す。給湯システム２０１は、２台の貯湯タンク２０３ａと２０３ｂとを備えており、貯湯タンク２０３ａの下部と貯湯タンク２０３ｂの上部とが配管によって繋がれている。この給湯システム２０１は、貯湯タンクを２台備えているが、制御部２０７は出湯や貯湯の制御を、上述した貯湯タンクが１台の給湯システムにおける制御と同様の方法によって行なう。このように、貯湯タンクが１台の場合や、貯湯タンクが２台でも直列に繋がれている場合には、出湯や貯湯の制御は簡単に行なうことができる。

また、複数の貯湯タンクを並列に接続した給湯システムにおいて、一つの貯湯タンクが損傷したときにも出湯できるようにしたものや、貯湯タンク内の中温湯を有効に活用できるように、所定の貯湯タンクの中段部に配管を設けたものがある。このような給湯システムにおいては、複数の貯湯タンクの上部が切替弁によって接続されており、出湯時や貯湯時に切替弁の切り替え動作が必要となる。

この切替弁の切り替え動作について、図６及び図７を参照して説明する。図６（ａ）乃至（ｄ）は、出湯時に湯切れが生じないように、制御部が切替弁を常に貯湯量の多い方の貯湯タンクに切り替える制御方法を行う給湯システムの状態を示す。給湯システム３０１は、メインタンク３０３ａ及びサブタンク３０３ｂの２台の貯湯タンクと、熱源機３０２と、切替弁３０４と、複数の温度センサ３０６と、制御部３０７と、を備えている。最初、メインタンク３０３ａ及びサブタンク３０３ｂの貯湯量は満杯であり、切替弁３０４はサブタンク３０３ｂの側に切り替わっているとする。出湯するためにカラン３０８が開かれると、サブタンク３０３ｂの湯が給水圧により出湯される（経路Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４）（図６（ａ）参照）。

そして、制御部３０７は、温度センサ３０６により検出された湯温信号に基づいて、サブタンク３０３ｂの貯湯量がメインタンク３０３ａの貯湯量よりも少なくなったことを検知すると、切替弁３０４を貯湯量の多いメインタンク３０３ａの方に切り替え、メインタンク３０３ａから出湯する（経路Ｌ２１、Ｌ２２）。メインタンク３０３ａの貯湯量が一定量より少なくなると、制御部３０７は熱源機３０２を運転させ湯を沸かし上げるが（経路Ｌ２３、Ｌ２４）、出湯量が沸上量より多いのでメインタンク３０３ａの貯湯量は減少を続ける（図６（ｂ）参照）。

メインタンク３０３ａからの出湯が続き、メインタンク３０３ａの貯湯量がサブタンク３０３ｂより少なくなると、制御部３０７は切替弁３０４をサブタンク３０３ｂ側へ切り替え、サブタンク３０３ｂから出湯する（経路Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４）。熱源機３０２で沸かし上げられた湯もカラン３０８から出湯される（経路Ｌ３５、Ｌ３６）（図６（ｃ）参照）。

出湯を止めるためにカラン３０８が閉じられると、熱源機３０２からの湯がサブタンク３０３ｂへ貯湯される（経路Ｌ４１、Ｌ４２、Ｌ４３、Ｌ４４）。しかし、制御部３０７は、切替弁３０４を常に貯湯量の多い方へ切り替えるので、切替弁３０４はサブタンク３０３ｂの側に切り替わったままであり、メインタンク３０３ａの貯湯量が少ないにも拘わらず、メインタンク３０３ａへの貯湯ができない（図６（ｄ）参照）。

このように、出湯することを優先し、制御部３０７が切替弁３０４を常に貯湯量が多い側の貯湯タンクに切り替える制御を行なうと、熱源機３０２の運転が制限され、貯湯量の少ない貯湯タンクがあるにも拘わらずに、熱源機３０２の沸かし上げを行なうことができず、貯湯量の少ない貯湯タンクに貯湯することができない。

図７（ａ）乃至（ｄ）は、貯湯することを優先し、沸上量が出湯量よりも多いときに貯湯量の少ない側の貯湯タンクに貯湯されるように、制御部が切替弁を常に貯湯量の少ない側の貯湯タンクに切り替える制御方法を行う給湯システムの状態を示す。最初、メインタンク３０３ａ及びサブタンク３０３ｂの貯湯量は満杯であり、切替弁３０４はサブタンク３ｂの方に切り替わっているとする。出湯するためにカラン３０８が開かれると、サブタンク３０３ｂの湯が給水圧により出湯される（経路Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、Ｍ１４）（図７（ａ）参照）。

出湯されてサブタンク３０３ｂの貯湯量が一定量より少なくなると、制御部３０７は、熱源機３０２を運転させ、湯を沸かし上げるが（経路Ｍ２１、Ｍ２２、Ｍ２３、Ｍ２４）、出湯量が沸上量より多いので、サブタンク３０３ｂの貯湯量は減少を続ける（経路Ｍ２１、Ｍ２２、Ｍ２５、Ｍ２６）。このとき、制御部３０７は、常に切替弁３０４を貯湯量の少ない側へ切り替えるので、切替弁３０４はサブタンク３０３ｂ側に切り替わったままとなる（図７（ｂ）参照）。

さらに出湯が続くと、サブタンク３０３ｂの貯湯量は減少するが、制御部３０７は切替弁３０４をサブタンク３０３ｂ側に切り替えた状態を保持する（経路Ｍ３１、Ｍ３２、Ｍ３３、Ｍ３４）（図７（ｃ）参照）。

サブタンク３０３ｂの湯が無くなっても、制御部３０７は、切替弁３０４を常に貯湯量の少ない方の貯湯タンクに切り替えるようにしているので、メインタンク３０３ａ側に切り替えることができず、湯切れになる（図７（ｄ）参照）。

このように、貯湯することを優先し、制御部３０７が切替弁３０４を常に貯湯量の少ない側の貯湯タンクに切り替える制御を行なうと、貯湯量の少ない貯湯タンクへの熱源機３０２による沸かし上げを行なうことができるが、貯湯量の多い貯湯タンクから出湯することができない。

また、上述した給湯システムとは別に、複数の貯湯タンクを並列に接続し、湯のある貯湯タンクから出湯しながら、他の貯湯タンクに貯湯し、湯切れを発生させない給湯システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に示されるような給湯システムにおいては、配管や切替弁を多く用いているため、コスト高となる。
特開平６−２２１６７３号公報

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであり、熱源機の運転が制限されることや、貯湯が有るにも拘わらず出湯できないといったことがなくなり、出湯と貯湯とを両立させ、貯湯タンクの貯湯量が少なくなるまで出湯することができると共に、貯湯タンクが満杯になるまで湯を沸かし上げることができる給湯システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、給水を沸かし上げる熱源機と、前記熱源機が沸かし上げた湯を貯湯する複数の貯湯タンクと、前記貯湯タンクの上部を配管を介して接続する切替弁と、前記切替弁を介して前記貯湯タンクに接続されると共に、前記熱源機により沸かし上げられた湯が送られる配管が繋がれた出湯配管と、前記貯湯タンクの貯湯量を検出する湯量検出手段と、前記湯量検出手段による検出貯湯量に基づいて前記切替弁の切り替え動作を制御する制御部と、を備えた給湯システムにおいて、前記制御部は、前記湯量検出手段が検出した各貯湯タンクの貯湯量及びその増減を判定条件として前記切替弁の切り替え動作を行ない、前記複数の貯湯タンクの内の一の貯湯タンクの貯湯量が増加しているときは、前記切替弁を貯湯量の少ない前記貯湯タンク側に切り替え、前記複数の貯湯タンクの内の一の貯湯タンクの貯湯量が減少しているときは、前記切替弁を貯湯量の多い前記貯湯タンク側に切り替えるものである。

請求項１の発明によれば、複数の貯湯タンクの貯湯量と共に、その増減を判定し、その判定結果に基づいて切替弁を制御するので、出湯と貯湯とを両立させることができ、貯湯タンクの貯湯量が少なくなるまで出湯することができると共に、貯湯タンクが満杯になるまで湯を沸かし上げることができる。

本発明の実施形態に係る給湯システムについて図１を参照して説明する。図１は、給湯システムの構成を示す。給湯システム１は、給水を沸かし上げる熱源機２と、熱源機２が沸かし上げた湯を貯湯するメインタンク３ａ及びサブタンク３ｂから成る貯湯タンク３と、メインタンク３ａ及びサブタンク３ｂの上部を配管５１及び５２を介して接続する切替弁４と、この切替弁４とカラン８とを繋ぐ出湯配管５３と、システム全体の動作を制御する制御部７と、を備える。

メインタンク３ａは、下部において給水を供給する配管５４と繋がれ、また、配管５５及び配管５７によって熱源機２と繋がれている。これにより熱源機２は、メインタンク３ａを介して給水されるようになっている。サブタンク３ｂは、下部において、配管５６及び配管５５によってメインタンク３ａの下部と繋がれていて、メインタンク３ａを介して給水される。熱源機２は、送湯ポンプ２１を有しており、配管５７からメインタンク３ａ及びサブタンク３ｂの水を吸引し、沸かし上げて配管５８、出湯配管５３を介してカラン８から出湯し、又は、配管５８、出湯配管５３、切替弁４を介して貯湯タンク３に貯湯する。

また、メインタンク３ａ及びサブタンク３ｂは、その上部から下部にかけて複数の温度センサ６を有している。温度センサ６は湯温を検出し、検出信号を制御部７へ出力する。制御部７は、温度センサ６により検出された湯温信号に基づいてメインタンク３ａ、及びサブタンク３ｂ内の貯湯量及びその増減の変化を算出し、切替弁４の切り替え及び熱源機２の運転を制御する。切替弁４は、メインタンク３ａ、及びサブタンク３ｂの上部同士を繋ぐ配管５１と配管５２との間に設けられ、また、出湯配管５３と繋がれており、出湯及び貯湯を行なう貯湯タンク３を切り替える。

次に、上述した構成の給湯システム１が出湯するときの湯の経路について説明する。出湯するときには、出湯配管５３に設けられたカラン８が開けられる。このとき、切替弁４がメインタンク３ａ側に切り替えられていると、給水圧により配管５４からの給水がメインタンク３ａの下部に入り、メインタンク３ａ内の湯が押し上げられ、配管５１、切替弁４、及び配管５３を経由してカラン８から出湯される。また、切替弁４がサブタンク３ｂ側に切り替えられているときは、給水圧により配管５４からの給水がメインタンク３ａの下部を通り、配管５５及び配管５６を経由してサブタンク３ｂの下部に入り、サブタンク３ｂ内の湯が押し上げられ、配管５２、切替弁４、及び配管５３を経由してカラン８から出湯される。

次に、給湯システム１の熱源機２が湯を沸かし上げるときの湯の経路に関して、まず、切替弁４がメインタンク３ａ側に切り替えられている場合について説明する。沸上時には、熱源機２に内蔵されている送湯ポンプ２１により、メインタンク３ａの下部の水が配管５５、５７を通って熱源機２に入って沸かし上げられ、沸かし上げられた湯が配管５８、出湯配管５３、切替弁４、及び配管５１を通って貯湯タンク３ａの上部に入れられる。また、切替弁４がサブタンク３ｂ側に切り替えられているときは、熱源機２に内蔵されている送湯ポンプ２１により、サブタンク３ｂの下部の水が配管５６、５７を通って熱源機２に入って沸かし上げられ、沸かし上げられた湯が配管５８、出湯配管５３、切替弁４、及び配管５２を通って貯湯タンク３ｂの上部に入れられる。

次に、カラン８から湯が出湯されているときであって、熱源機２が湯を沸かし上げるときの湯の経路について説明する。出湯量が沸上量よりも多いときは、切替弁４が切り替えられている側のメインタンク３ａ又はサブタンク３ｂの上部の湯が給水圧により、切替弁４及び出湯配管５３を通って出湯される。そして、同時に送湯ポンプ２１によって、給水が配管５４からメインタンク３ａの下部に入り、配管５５、５７を通って熱源機２で加熱され、配管５５、出湯配管５３を通って出湯される。出湯量が沸上量よりも少ないときには、送湯ポンプ２１によって、メインタンク３ａの下部の水が配管５５、５７を通って熱源機２で加熱され、配管５５、出湯配管５３を通ってカラン８から出湯される。そして、同時に熱源機２で加熱された湯が配管５８、出湯配管５３、及び切替弁４を通って、切替弁４が切り替えられている側のメインタンク３ａ、又はサブタンク３ｂの上部に入れられ、貯湯量が増加する。

次に、制御部７による切替弁４の制御について説明する。制御部７は、温度センサ６により検出された湯温信号に基づいてメインタンク３ａ及びサブタンク３ｂの貯湯量と、貯湯量の増減とを算出する。制御部７は、メインタンク３ａ又はサブタンク３ｂの貯湯量が減少しているときは、一定時間毎に切替弁４を貯湯量の多い側のメインタンク３ａ又はサブタンク３ｂに切り替える。貯湯量が減少しているときは、出湯量の方が沸上量よりも多いときであるので、切替弁４を貯湯量の多い方のメインタンク３ａ又はサブタンク３ｂに切り替えていくことにより、湯切れをせずに出湯することができる。また、メインタンク３ａ又はサブタンク３ｂの貯湯量が増加しているときは、一定時間毎に切替弁４を貯湯量の少ない側のメインタンク３ａ又はサブタンク３ｂに切り替える。貯湯量が増加しているときは、沸上量が出湯量よりも多いときであるので、切替弁４を貯湯量の少ない側の貯湯タンク３に切り替えていくことにより、両方の貯湯タンク３に貯湯することができる。

本実施形態の給湯システム１において、制御部７が切替弁４を制御する実施例を図２及び図３を参照して説明する。本実施例では、メインタンク３ａ、及びサブタンク３ｂのタンク容量はそれぞれ３００リットルであり、制御部７は１０分毎に切替弁４の切り替え動作を行なっている。図２は貯湯量等の推移を示し、実線Ｈは、メインタンク３ａの貯湯量を、点線Ｉはサブタンク３ｂの貯湯量を、１点鎖線Ｊはカラン８からの出湯量を、２点鎖線Ｋは熱源機２の沸上量を示す。制御した期間を期間Ｐ１乃至Ｐ５に分けて、各期間における給湯システム１の動作を説明する。図３は、切替弁４の切り替えの判定条件を示す。

期間Ｐ１において、最初はメインタンク３ａ、及びサブタンク３ｂともに貯湯量が満杯であるので、制御部７は番号４の判定条件に従い切替弁４を貯湯タンク３ｂに切り替える。そして、出湯のためにカラン８が開かれると、サブタンク３ｂの湯が出湯され、サブタンク３ｂの貯湯量が減少する。サブタンク３ｂの貯湯量が減少し、メインタンク３ａの貯湯量よりも少なくなると、制御部７は番号３の判定条件に従い、切替弁４をメインタンク３ａ側に切り替える。メインタンク３ａから出湯されて、メインタンク３ａの貯湯量が減少してサブタンク３ｂの貯湯量よりも少なくなると、制御部７は切替弁４をサブタンク３ｂ側に切り替える。メインタンク３ａとサブタンク３ｂの貯湯量は、同様の割合で減少する。

期間Ｐ２において、メインタンク３ａ又はサブタンク３ｂの貯湯量が一定量よりも少なくなると、制御部７は熱源機２により湯を沸かし上げる。しかし、沸上量よりも出湯量の方が多いので、メインタンク３ａ又はサブタンク３ｂの貯湯量は減少を続ける。制御部７は番号３の判定条件に従い、切替弁４を貯湯量の多い側のメインタンク３ａ又はサブタンク３ｂに切り替える。メインタンク３ａとサブタンク３ｂの貯湯量は、同様の割合で減少する。

期間Ｐ３において、カラン８からの出湯が止まり、熱源機２の沸かし上げが続いているので、メインタンク３ａ又はサブタンク３ｂの貯湯量は増加する。制御部７は、番号２の判定条件に従って切替弁４を貯湯量の少ない側のメインタンク３ａ又はサブタンク３ｂに切り替え、沸かし上げられた湯を貯湯する。メインタンク３ａとサブタンク３ｂの貯湯量は、同様の割合で増加する。

期間Ｐ４において、熱源機２の沸かし上げが続いている状態で、カラン８から出湯されている。期間Ｐ２と同様に、沸上量よりも出湯量が多いので、メインタンク３ａ及びサブタンク３ｂの貯湯量は減少を続ける。制御部７は、番号３の判定条件に従い、切替弁４を貯湯量の多い側のメインタンク３ａ又はサブタンク３ｂに切り替える。メインタンク３ａとサブタンク３ｂの貯湯量は、同様の割合で減少する。

期間Ｐ５において、カラン８からの出湯が止まって熱源機２の加熱が続いており、期間Ｐ３と同じ条件であるので、制御部７は期間Ｐ３と同様に制御する。メインタンク３ａとサブタンク３ｂの貯湯量は、同様の割合で増加する。

上述したように本実施形態の給湯システム１によれば、熱源機の運転が制限されることや、貯湯が有るにも拘わらず出湯できないようなことが無くなる。すなわち、複数の貯湯タンクの貯湯量と共に貯湯量の増減を判定して、切替弁を制御することにより、出湯と貯湯とを両立させることができる。出湯量が沸上量よりも多いときには、制御部７が切替弁４を常に貯湯量の多い側のメインタンク３ａ又はサブタンク３ｂに切り替えることにより、両方の貯湯タンク３の貯湯量が少なくなるまで出湯することができる。また、沸上量が出湯量よりも多いときには、制御部７が切替弁４を常に貯湯量の少ない側のメインタンク３ａ又はサブタンク３ｂに切り替えることにより、両方の貯湯タンク３の貯湯量が満杯になるまで湯を沸かし上げることができる。

なお、本発明は、上記各種実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、制御部は切替弁の切り替え動作を一定時間毎に行なわずに、貯湯量が一定量変化したときに行なってもよい。また、サブタンクは複数のタンクを直列に接続してもよい。

本発明の実施形態に係る給湯システムの構成図。同給湯システムの実施例における貯湯量等の推移図。同給湯システムの実施例における切替弁の切り替えの判定条件図。従来の貯湯タンクが一つの給湯システムの構成図。従来の貯湯タンクが直列に接続された給湯システムの構成図。従来の給湯システムの制御状態を示す図。従来の給湯システムの別の制御状態を示す図。

符号の説明

１給湯システム
２熱源機
３貯湯タンク
３ａメインタンク（貯湯タンク）
３ｂサブタンク（貯湯タンク）
４切替弁
５３出湯配管
６温度センサ（湯量検出手段）
７制御部

Claims

給水を沸かし上げる熱源機と、前記熱源機が沸かし上げた湯を貯湯する複数の貯湯タンクと、前記貯湯タンクの上部を配管を介して接続する切替弁と、前記切替弁を介して前記貯湯タンクに接続されると共に、前記熱源機により沸かし上げられた湯が送られる配管が繋がれた出湯配管と、前記貯湯タンクの貯湯量を検出する湯量検出手段と、前記湯量検出手段による検出貯湯量に基づいて前記切替弁の切り替え動作を制御する制御部と、を備えた給湯システムにおいて、
前記制御部は、前記湯量検出手段が検出した各貯湯タンクの貯湯量及びその増減を判定条件として前記切替弁の切り替え動作を行ない、前記複数の貯湯タンクの内の一の貯湯タンクの貯湯量が増加しているときは、前記切替弁を貯湯量の少ない前記貯湯タンク側に切り替え、前記複数の貯湯タンクの内の一の貯湯タンクの貯湯量が減少しているときは、前記切替弁を貯湯量の多い前記貯湯タンク側に切り替えることを特徴とする給湯システム。