JP5145069B2

JP5145069B2 - 給湯システム

Info

Publication number: JP5145069B2
Application number: JP2008032453A
Authority: JP
Inventors: 慎也澤田; 秀人新保
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-02-13
Filing date: 2008-02-13
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2028-02-13
Also published as: JP2009192123A

Description

本発明は、貯湯タンクを備えた給湯システムに関し、特に、システム内に配備される配管の凍結を防止する技術に関する。

従来より、ヒートポンプにより水を沸き上げ、貯湯タンクに貯留した湯を配管を介してカランや食洗機等の湯使用端末に供給する給湯システムが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。この種のシステムでは、配管の凍結を防止するために、温度センサにより外気温度を検出し、外気温検出温度が設定温度を下回るとヒートポンプによる沸き上げ運転を行って、経路内の湯又は水を循環させるようにしている。また、配管の凍結を防止する手段として、配管内の水を加熱するヒータを備えた給湯システムがある。
特開２００６−５７８７１号公報特開２００４−１９８０５７号公報

しかしながら、上記沸き上げ運転を行う給湯システムでは、沸き上げ運転が終了してから配管が凍結するまで時間が経過していない場合であっても、外気温検出温度が設定温度を下回ると、沸き上げ運転が行われることがあり、不必要な沸き上げ運転を行うことによる無駄な電力を消費する。また、上記ヒータを備えた給湯システムでは、部品数増加によるコストアップを招来する。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、無駄な電力を消費することなく、低コストでシステム内に配備される配管の凍結を防止す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、水と加熱された湯とを貯留する１又は複数の貯湯タンクと、前記貯湯タンクに接続される送水配管と、前記貯湯タンクに接続される送湯配管と、前記送水配管を介して給水した貯湯タンク内の水を沸き上げ、沸き上げた湯を前記送湯配管を介して貯湯タンクに送り込む熱源機と、前記熱源機を制御する制御部とを備えた給湯システムにおいて、外気温度を検出する温度検出手段をさらに備え、前記制御部は、前記温度検出手段による外気温検出温度が設定温度を下回り、かつ前記熱源機による沸き上げ運転が第１の設定時間行われていないときに、当該熱源機による沸き上げ運転を第２の設定時間行うものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１の設定時間は、前記温度検出手段による外気温検出温度が高い程、長く設定されるものである。

請求項１の発明によれば、温度検出手段による外気温検出温度が設定温度を下回り、かつ熱源機による沸き上げ運転が第１の設定時間行われていないときに、熱源機による沸き上げ運転が第２の設定時間行なわれる。これにより、送水配管及び送湯配管内の湯水が循環することになり、無駄な電力を消費することなく、送水配管及び送湯配管の凍結を防止できる。また、送水配管及び送湯配管の凍結を防止する手段としてヒータを設ける場合に比べて、部品数が少ないので、システムの低コスト化が図れる。

請求項２の発明によれば、熱源機による沸き上げ運転の回数が低減され、消費電力を削減することができる。

本発明の一実施形態に係る給湯システムについて図面を参照して説明する。図１は本実施形態に係る給湯システム１の構成を示す。給湯システム１は、水と加熱された湯を貯湯するメインタンク２ａ及びサブタンク２ｂから成る貯湯タンク２と、貯湯タンク２内の水を加熱するヒートポンプである熱源機３と、システム全体を制御する制御部４とを備える。メインタンク２ａは、底部において給水配管５１と繋がっており、給水を受けて水を貯留する。

熱源機３は、給水口がメインタンク２ａの底部と送水配管６１によって繋がっており、湯取り出し口が配管７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄから成る送湯配管７１によってメインタンク２ａの頂部に繋がっている。熱源機３は、送湯ポンプを内蔵しており、送水配管６１を介してメインタンク２ａの底部の水を吸引して沸き上げ、沸き上げた湯を送湯配管７１を介してメインタンク２ａの頂部に送り込む。

送湯配管７１は、切替弁８１においてメインタンク２ａの中層部に繋がる送湯配管７２に分岐しており、切替弁８２においてサブタンク２ｂの頂部に繋がる送湯配管７３に分岐している。切替弁８１は、熱源機３が沸き上げた湯の送湯先を送湯配管７１の配管７１ｂ側と送湯配管７２側とに切り替える。切替弁８２は、沸き上げられた湯の送湯先を送湯配管７１の配管７１ｄ側と送湯配管７３側とに切り替える。ここで、送湯配管７１の配管７１ｃは、高温給湯口に繋がる給湯配管９１に合流しており、上記切替弁８２は、高温給湯口への給湯元を、上述と同様に送湯配管７１の配管７１ｄ側と送湯配管７３側とに切り替える。

サブタンク２ｂは、底部において給水配管５１から分岐した給水配管５２と繋がっており、給水を受けて水を貯留する。サブタンク２ｂの底部は送水配管６２と繋がっており、送水配管６２は上述の送水配管６１に合流する。従って、熱源機３は、上述のメインタンク２ａに加えて、送水配管６２、６１を介してサブタンク２ｂの底部の水を吸引して沸き上げ、沸き上げた湯を送湯配管７１、７３を介してサブタンク２ｂの頂部に送り込む。

メインタンク２ａの中層部は、配管９２ａ、９２ｂ、９２ｃから成る給湯配管９２によって中温給湯口に繋がっている。給湯配管９２は、切替弁８３において給湯配管９１から分岐した給湯配管９３と繋がっており、混合弁８４において給水配管５１に合流する給水配管５３に分岐している。切替弁８３は、中温給湯口への給湯元を給湯配管９２の配管９２ａ側と給湯配管９３側とに切り替える。混合弁８４は、メインタンク２ａ及びサブタンク２ｂに貯留された湯と、給水配管５３からの給水との混合比率を調整するためのものである。

ここで、給湯システム１は、外気温度を検出する温度センサ（温度検出手段）１０を備える。温度センサ１０は、例えば、屋外に設置される貯湯タンク２及びヒートポンプを収容する筐体（図示しない）に取り付けられる。制御部４は、上述した送水配管６１、６２及び送湯配管７１、７２、７３の凍結を防止するため、温度センサ１０により検出された外気温検出温度に基づいて、熱源機３及び切替弁８１、８２、８３の動作を制御し、送水配管６１、６２及び送水配管７１、７２、７３によって構成される複数の沸き上げ経路について熱源機３による沸き上げ運転を行う。制御部４は、外気温検出温度が設定温度を下回り、かつ熱源機３による沸き上げ運転が第１の設定時間行われていないときに、沸き上げ運転が行われていない沸き上げ経路について、熱源機３による沸き上げ運転を第２の設定時間行う。ここで、設定温度、第１の設定時間及び第２の設定時間は、制御部４に内蔵されるメモリに予め記憶されるものであり、下記表１は、設定温度を５℃としたときの第１の設定時間及び第２の設定時間の一例を示す。

第１の設定時間は、外気温検出温度に応じて所定の値が設定されるように、所定の温度範囲毎にテーブル化されており、外気温度が低くなると配管の凍結が発生しやすいので、外気温検出温度が低くなるのに従って小さい値となっている。ここでは、外気温検出温度が５℃以下０℃未満のとき、第１の設定時間は６０分に設定され、外気温検出温度が０℃以下−５℃未満のとき、第１の設定時間は３０分に設定され、設定温度が−５℃以下１０℃未満のとき、第１の設定時間は１５分に設定され、外気温検出温度が−１０℃以下のとき、第１の設定時間は１０分に設定されるようになっている。第２の設定時間も、第１の設定時間と同様にテーブル化されており、ここでは、表に記す全ての温度範囲に対して１分に設定されるようになっている。

次に、上記のように構成された給湯システム１の動作について説明する。図２は、メインタンク２ａの水を高温に沸き上げるときの動作と湯水の経路を示す。制御部４は、切替弁８１を配管７１ｂ側に切り替えると共に、切替弁８２を配管７１ｄ側に切り替える。制御部４が熱源機３による沸き上げ運転を行うと、図中の沸き上げ経路Ｌ１（点線で示す）に示されるように、熱源機３の送湯ポンプにより、メインタンク２ａの底部の水が送水配管６１を通って熱源機３に入り、沸き上げられた湯が配管７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄを通ってメインタンク２ａの頂部に送られる。

なお、メインタンク２ａの高温湯を給湯するとき、制御部４は、切替弁８２を配管７１ｄ側に切り替える。高温給湯口が開かれると、図中の給湯経路Ｍ１（一点鎖線で示す）に示されるように、給水圧により給水が給水配管５１からメインタンク２ａの底部に入り、メインタンク２ａ内の湯が押し上げられ、メインタンク２ａの頂部の高温湯が配管７１ｄ、７１ｃ、給湯配管９１を通って高温給湯口から給湯される。

図３は、サブタンク２ｂの水を高温に沸き上げるときの動作と湯水の経路を示す。制御部４は、切替弁８１を配管７１ｂ側に切り替えると共に、切替弁８２を送湯配管７３側に切り替える。制御部４が熱源機３による沸き上げ運転を行うと、図中の沸き上げ経路Ｌ２（点線で示す）に示されるように、熱源機３の送湯ポンプにより、サブタンク２ｂの底部の水が送水配管６２、６１を通って熱源機３に入り、沸き上げられた湯が配管７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、送湯配管７３を通ってサブタンク２ｂの頂部に送られる。

なお、サブタンク２ｂの高温湯を給湯するとき、制御部４は、切替弁８２を送湯配管７３側に切り替える。高温給湯口が開かれると、図中の給湯経路Ｍ２（一点鎖線で示す）に示されるように、給水圧により給水が給水配管５１、５２からサブタンク２ｂの底部に入り、サブタンク２ｂ内の湯が押し上げられ、サブタンク２ｂの頂部の高温湯が送湯配管７３、配管７１ｃ、給湯配管９１を通って高温給湯口から給湯される。

図４は、メインタンク２ａの水を中温に沸き上げるときの動作と湯水の経路を示す。制御部４は、切替弁８１を送湯配管７２側に切り替える。制御部４が熱源機３による沸き上げ運転を行うと、図中の沸き上げ経路Ｌ３（点線で示す）に示されるように、熱源機３の送湯ポンプにより、メインタンク２ａの底部の水が送水配管６１を通って熱源機３に入り、沸き上げられた湯が配管７１ａ、送湯配管７２を通ってメインタンク２ａの中層部に送られる。

なお、中温湯を給湯するとき、メインタンク２ａに中温湯がある場合には、制御部４は、切替弁８３を配管９２ａ側に切り替える。中温給湯口が開かれると、図中の給湯経路Ｍ３（一点鎖線で示す）に示されるように、給水圧により給水が給水配管５１からメインタンク２ａの底部に入り、メインタンク２ａの中層部の中温湯が配管９２ａ、９２ｂを通って混合弁８４に送られる。混合弁８４に送られた中温湯は、所定の混合比率で給水配管５３からの給水と混合され、中配管９２ｃを通って中温給湯口から給湯される。また、メインタンク２ａに中温湯がない場合には、制御部４は、切替弁８２を配管７１ｄ側に切り替えると共に、切替弁８３を給湯配管９３側に切り替える。中温給湯口が開かれると、図中の給湯経路Ｍ４（２点鎖線で示す）に示されるように、給水圧により給水が給水配管５１からメインタンク２ａの底部に入り、メインタンク２ａの頂部の高温湯が配管７１ｄ、７１ｃ、給湯配管９１、９３、配管９２ｂを通って混合弁８４に送られる。混合弁８４に送られた高温湯は、所定の混合比率で給水配管５３からの給水と混合され、配管９２ｃを通って中温給湯口から給湯される。

次に、送水配管６１、６２及び送湯配管７１、７２、７３の凍結を防止するための沸き上げ運転を行うときの制御部４の処理手順について説明する。図５は、上記処理のフローチャートを示す。ここで、制御部４は、温度センサ１０から出力される検出信号から外気温検出温度を一定時間（例えば、１０分）毎に取得するものとする。制御部４は、温度センサ１０の外気温検出温度を取得すると（＃１）、外気温検出温度が設定温度を下回るかどうかを判断する（＃２）。上記判断の結果、外気温検出温度が設定温度を下回るとき（＃３でＹＥＳ）、制御部４は、第１の設定時間及び第２の設定時間を外気温検出温度に応じた値に設定する（＃４）。一方で、外気温検出温度が設定温度を下回らないとき（＃３でＮＯ）、制御部４は、何も行わず本処理を終了する。

第１の設定時間及び第２の設定時間を設定した（＃４）後、制御部４は、熱源機３による沸き上げ運転が第１の設定時間行われていないかどうか、つまり、熱源機３による沸き上げ運転が終了してから第１の設定時間経過しているかどうかを判断する（＃５）。このとき、制御部４は、上述の図２で示す沸き上げ経路Ｌ１、図３で示す沸き上げ経路Ｌ２、図４で示す沸き上げ経路Ｌ３それぞれについて上記判断を行う。ここで、＃５の処理において判断される沸き上げ運転とは、配管の凍結を防止するための沸き上げ運転に限られず、貯留タンクの湯を沸き上げるための沸き上げ運転を含む。上記判断の結果、熱源機３による沸き上げ運転が終了してから第１の設定時間経過しているとき（＃６でＹＥＳ）、制御部４は、第１の設定時間経過している沸き上げ経路について、熱源機３による沸き上げ運転を第２の設定時間行い（＃７）、本処理を終了する。一方で、第１の設定時間経過していないとき（＃６でＮＯ）、制御部４は、熱源機３による沸き上げ運転を行わず、本処理を終了する。

以上、本実施形態に係る給湯システム１によれば、温度センサ１０による外気温検出温度が設定温度を下回り、かつ熱源機３による沸き上げ運転が第１の設定時間行われていないときに、沸き上げ運転が行われていない沸き上げ経路について、熱源機３による沸き上げ運転が第２の設定時間行なわれる。これにより、送水配管６１、６２及び送湯配管７１、７２、７３内の湯水が循環することになり、無駄な電力を消費することなく、送水配管６１、６２及び送湯配管７１、７２、７３の凍結を防止できる。また、熱源機３による沸き上げ運転の回数が低減され、消費電力を削減することができる。また、送水配管６１、６２及び送湯配管７１、７２、７３の凍結を防止する手段としてヒータを本システムに設ける場合に比べて、部品数が少ないので、システムの低コスト化が図れる。

なお、本発明は、上記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、給湯システム１が２つのタンクを備えた構成について例示したが、単数のタンクで構成されるものであってもよいし、３つ以上のタンクで構成されるものであってもよい。また、熱源機３はヒートポンプに限られず、燃焼式の湯沸器であってもよい。また、タンクの頂部とは、タンクの頂上部分だけでなく、タンクの上部全体を含み、タンクの底部とは、タンクの底面部分だけでなく、タンクの下部全体を含む。

本発明の一実施形態に係る給湯システムを示す構成図。メインタンクの水を高温に沸き上げる動作を示す説明図。サブタンクの水を高温に沸き上げる動作を示す説明図。メインタンクの水を中温に沸き上げる動作を示す説明図。配管の凍結を防止するための沸き上げ運転を行うときの制御部の処理を示すフローチャート。

符号の説明

１給湯システム
２ａメインタンク
２ｂサブタンク
２貯湯タンク
３熱源機
４制御部
１０温度センサ
６１、６２送水配管
７１、７２、７３送湯配管

Claims

水と加熱された湯とを貯留する１又は複数の貯湯タンクと、前記貯湯タンクに接続される送水配管と、前記貯湯タンクに接続される送湯配管と、前記送水配管を介して給水した貯湯タンク内の水を沸き上げ、沸き上げた湯を前記送湯配管を介して貯湯タンクに送り込む熱源機と、前記熱源機を制御する制御部とを備えた給湯システムにおいて、
外気温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記温度検出手段による外気温検出温度が設定温度を下回り、かつ前記熱源機による沸き上げ運転が第１の設定時間行われていないときに、当該熱源機による沸き上げ運転を第２の設定時間行うことを特徴とする給湯システム。
前記第１の設定時間は、前記温度検出手段による外気温検出温度が高い程、長く設定されることを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。