JP5314303B2

JP5314303B2 - 貯湯式給湯システム

Info

Publication number: JP5314303B2
Application number: JP2008068399A
Authority: JP
Inventors: 秀人新保; 信二山脇; 慎也澤田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2028-03-17
Also published as: JP2009222318A

Description

本発明は、貯湯タンクからの高温湯と、高温湯と給水とを混合した混合湯とを同時に出湯可能な貯湯式給湯システムに関する。

この種の貯湯式給湯システムとして、貯湯タンクの高温湯を給湯管を介して吐湯栓に供給し、貯湯タンクから供給された高温湯と給水を混合弁で混合した混合湯を給湯管から吐出栓に供給して、高温湯と混合湯を出湯する貯湯式給湯装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の貯湯式給湯システムにおける高温湯と混合湯とを出湯する構成を図６に示す。図６において、貯湯式給湯システム１００は、給水配管１２１から貯湯タンク１１０に給水された水が加熱源１１１により加熱され、この加熱された高温湯が高温供給配管１２２で貯湯タンク１１０へ供給される。また、貯湯タンク１１０の高温層の高温湯が高温出湯配管１２３から出湯されると共に、高温出湯配管１２３から分岐された高温湯と給水とを混合弁１１２により混合して混合湯を生成し、混合出湯配管１２４から混合湯出湯している。これにより、高温出湯配管１２３と混合出湯配管１２４からそれぞれ高温湯と混合湯が出湯される。しかしながら、このように同じ高温出湯配管１２３からの高温湯を基に給湯して、高温湯出湯と混合湯出湯を行う場合は、貯湯タンク１１０における残湯量が少なくなったとき、高温湯の量が供給不足となるので、高温湯出湯と混合湯出湯が両方とも湯切れを起こし、どちらも使用できなくなることがあった。

また、他の従来例の構成を図７に示す。貯湯式給湯システム１００は、貯湯タンク１１０の上部に接続された高温出湯配管１２３よりも下方に接続された中温湯配管１２５から温湯を混合弁１１２に供給して給水と混合して混合湯出湯するものである。しかしながら、この貯湯式給湯システム１００は、残湯量が少なくなったときに高温湯、混合湯とも湯切れを起こす。また、高温出湯配管１２３は、中温湯配管１２５より上部の貯湯タンク１１０の頂上に接続されて分岐されず独立して高温出湯するため、高温出湯配管１２３からの高温湯の出湯が常に優先され、必ずしも高温湯を優先しなくてよい場合に、高温湯を混合湯出湯用に利用できない。
特開２００６−５７８７１号公報

本発明は、上記問題を解消するものであり、高温湯と、高温湯と給水の混合湯とを同時に出湯可能な貯湯式給湯システムにおいて、貯湯タンクの残湯量が所定値以下に低減したとき、高温湯出湯と混合湯出湯の両方が湯切れを起こすことを防ぐことができる貯湯式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、給水を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンクの水を加熱する加熱源と、前記加熱源により加熱された高温湯を前記貯湯タンクへ供給する高温供給配管と、前記貯湯タンクの高温層の高温湯を出湯する高温出湯配管と、前記高温出湯配管から分岐された高温湯を給水と混合すると共に、高温湯と給水の混合比を混合湯設定温度に基いて可変して混合湯を出湯する混合弁と、前記混合弁を経て混合湯を出湯する混合出湯配管と、前記貯湯タンクの残湯量を検出する残湯量検出手段と、本システム全体を制御する制御手段と、を備えた貯湯式給湯システムにおいて、前記制御手段は、（i）前記残湯量検出手段で検出された貯湯タンクの残湯量が所定の残湯量しきい値以下となったとき、前記混合弁の混合湯設定温度を下げて、混合湯に用いる高温湯の量を低減し、（ii）貯湯タンクの所定温度の残湯量が加熱開始しきい値以下になったとき、又は、混合湯設定温度が所定の温度しきい値以下になったときに、前記加熱源の加熱運転を開始し、（iii）残湯量が前記残湯量しきい値より多くなった場合、混合湯設定温度を下げる前の値に戻すものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の貯湯式給湯システムにおいて、前記混合湯設定温度は、前記貯湯タンクにおける多段階の残湯量に応じて設定されており、前記制御手段は、前記残湯量検出手段により検出された残湯量が減るに応じて前記混合湯設定温度を低下させるものである。

請求項３の発明は、請求項１に記載の貯湯式給湯システムにおいて、前記制御手段による前記混合湯に用いる高温湯の量を低減する制御を有効にするか無効にするかを選択可能としたものである。

請求項１の発明によれば、貯湯タンクの残湯量が少なくなったとき、混合弁の混合湯設定温度を下げて混合湯に用いる高温湯の使用量を低減することにより、高温湯給湯を優先することができると共に、高温湯出湯と混合湯出湯の両方が湯切れを起こすことを防ぐことができる。

請求項２の発明によれば、残湯量に応じて混合湯設定温度が多段階に設定されるので、急激な混合出湯温度の変化を抑制することができる。

請求項３の発明によれば、高温湯出湯を優先しなくてよいときには、制御手段による制御の無効を選択することにより、混合出湯温度を下げることなく混合湯を利用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る貯湯式給湯システムについて図１及び図２を参照して説明する。本実施形態の貯湯式給湯システム１は、給水を貯留する貯湯タンク２と、貯湯タンク２の水を加熱するヒートポンプ等の熱源機を有する加熱源３と、貯湯タンク２からの高温湯と給水とを混合する混合弁４と、本システム全体を制御する制御部５（残湯量検出手段）と、各種しきい値を入力設定するための設定部６とを備えている。また、制御部５は、各種制御処理を行うＣＰＵを有する。設定部６は、しきい値等のデータを入力する入力部と、入力部より入力されたデータ及びＣＰＵの制御処理に必要な各種情報を記憶する記憶部とを備える。

貯湯タンク２の底部には、給水のための給水配管７１が接続され、また、加熱配管７２を介して加熱源３が接続されている。加熱源３は、湯水を送る循環ポンプ３１を備えている。加熱源３により加熱された高温湯は高温供給配管７３を介して貯湯タンク２の頂部に送られ、貯湯タンク２内に溜められる。

また、貯湯タンク２の側壁には、頂部から底部にかけて、複数（ここでは、２個）の温度センサ１０（１０−２、１０−１）（残湯量検出手段）が設けられている。温度センサ１０は、貯湯タンク２内の温湯量を検出するためのものであり、各温度センサ１０−１、１０−２による検知温度が所定温度（例えば、９０度）以上であれば、それより上部には温湯が存在し、検知温度が所定温度よりも低ければ、それより下部には未加熱水が存在すると判断する。温度センサ１０の検知温度出力は、制御部５に送出される。制御部５は、温度センサ１０で検知された検知温度を基に、貯湯タンク２内の高温湯の残湯量を検出する。例えば、上側の温度センサ１０−２による検知温度が所定温度以上であり、下側の温度センサ１０−１による検知温度が所定温度以下であれば、貯湯タンク２における温度センサ１０−２の配置された高さより上方にある貯湯タンク２内の湯量を残湯量と見なすことができる。

貯湯タンク２の頂部には、高温出湯口１１と繋がる高温出湯配管７４が接続されている。この高温出湯配管７４の配管途中に分岐配管７５が設けられ、この分岐配管７５は混合弁４に接続される。混合弁４には、給水配管７１から分岐した配管７６がさらに接続され、混合弁４は、分岐配管７５から出湯される高温湯と配管７６からの低温の給水とを混合した混合湯を混合出湯配管７７を介して混合出湯口１２に出湯する。混合出湯配管７７には、混合湯の温度を測定するための温度センサ８が配設されており、温度センサ８により測定された混合湯測定温度Ｔｍ（以下、測定温度Ｔｍという）は、制御部５が混合弁４を制御するための比較データとして用いられる。

次に、貯湯式給湯システム１の動作について説明する。高温出湯口１１が開かれると、給水圧によって水が給水配管７１を通って貯湯タンク２の底部に入る。加熱源３は、循環ポンプ３１によって貯湯タンク２の底部の水を加熱配管７２を介して吸引して加熱する。この加熱源３による加熱は、貯湯タンク２内の残湯量に基いて、制御部５が加熱源３を沸き上げるように制御して行なわれる。加熱された湯は、高温供給配管７３を通り貯湯タンク２の頂部に供給され、頂部に貯湯されていた高温湯が高温出湯配管７４を通って高温出湯口１１から出湯される。なお、貯湯タンク２は、上層部から出湯が行われると、貯湯タンク２の下層部にその出湯分だけ給水配管７１より給水される。

混合出湯口１２が開かれると、高温出湯の場合と同様に、給水圧によって水が給水配管７１を通って貯湯タンク２の底部に入り、この貯湯タンク２の底部の水は、循環ポンプ３１によって加熱源３内に吸引され、残湯量に基いて加熱源３により加熱される。加熱された高温湯が貯湯タンク２に送られる。貯湯タンク２の高温湯は、混合弁４で給水と混合され、この混合された混合湯が混合出湯口１２から出湯される。

制御部５は、貯湯タンク２内の湯水を沸かし上げるときは、加熱源３内の循環ポンプ３１を駆動し、貯湯タンク２内の湯水を加熱源３により所定の温度になるように加熱する。このとき、制御部５は、温度センサ１０で検知された貯湯タンク２内における所定の温度の残湯量が所定のしきい値以下になれば、加熱源３を沸き上げるように制御する。

また、制御部５は、温度センサ８で測定された測定温度Ｔｍを検出すると、測定温度Ｔｍと、設定部６で予め設定された混合湯設定温度Ｔｓ（以下、設定温度Ｔｓという）とを比較し、測定温度Ｔｍが設定温度Ｔｓに近づくように混合弁４の混合比を可変してフィードバック制御する。これにより、混合出湯温度は設定温度Ｔｓに基いて制御される。なお、高温湯の混合比をゼロにした場合は、混合湯は給水配管７１から供給される給水のみとなる。

このような貯湯式給湯システム１の混合弁４の制御方法について、図２のフローチャートを参照して説明する。先ず、ユーザは、設定部６より予め残湯量Ｐのしきい値（所定値）Ｐ１として設定し、設定部６の記憶部に記憶する（Ｓ１）。また、混合弁４を制御する設定温度Ｔｓの通常使用時における値を初期値Ｔ_０として設定すると共に（Ｓ２）、残湯量低減時に設定温度ＴｓをＴ_０より下げるために、設定温度Ｔ１を設定して記憶しておく（Ｓ３）。次に、制御部５は、高温出湯口１１と混合出湯口１２の両方、又は混合出湯口１２のみが開かれ、貯湯タンク２からの高温湯の給湯が始まると、設定温度Ｔｓの値を記憶部に記憶された初期値Ｔ_０に設定し（Ｓ４）、温度センサ８で測定された測定温度Ｔｍが設定温度Ｔ_０になるように混合弁４の混合比を制御する（Ｓ５）。このＳ５内における測定温度Ｔｍに対応した混合比の制御は、測定温度Ｔｍと設定温度Ｔｓとを比較し、Ｔｍ＝Ｔｓ（ここでは、Ｔｓ＝Ｔ_０）でないときに（Ｓ５１でＮＯ）、Ｔｍ＞Ｔｓの時は（Ｓ５２でＹＥＳ）、混合比を下げて混合湯に用いる高温湯量を減らし（Ｓ５３）、Ｓ５２でＮＯのときは、混合比を上げて混合湯に用いる高温湯量を増やし（Ｓ５４）、Ｓ５３とＳ５４からそれぞれＳ５１に戻って、Ｔｍ＝Ｔｓ（＝Ｔ_０）となるまで繰り返す。また、Ｔｍ＝Ｔｓのときは（Ｓ５１でＹＥＳ）、Ｓ６に進み、温度センサ１０により検知された温度に基いて検出された貯湯タンクの残湯量Ｐがしきい値Ｐ１以下となったとき（Ｓ６でＹＥＳ）、混合弁４の設定温度Ｔｓを記憶されている設定温度Ｔ１に下げて設定する（Ｓ７）。その後、Ｓ５に戻り、測定温度Ｔｍが設定温度Ｔ１になるように混合弁４を制御する。このとき、Ｓ５においては、設定温度ＴｓがＴ_０より低いＴ１に設定されるので、混合弁４の混合比は、設定温度Ｔ_０のときに比べ、混合湯に用いる高温湯量を下げるように制御される。また、Ｓ６でＮＯのときは、Ｓ４に戻って、Ｓ５以下の動作を繰り返す。これにより、混合湯の温度を設定温度Ｔｓに基いて制御し、残湯量Ｐの低下に応じて、設定温度Ｔｓを低下することにより、混合湯に使用する高温湯量を低減することができる。

このように、本実施形態の貯湯式給湯システム１によれば、温度センサ１０の検知温度を基に検出された貯湯タンクの残湯量Ｐがしきい値Ｐ１以下となったとき、設定温度Ｔｓを下げて混合弁４の混合比を制御することにより、混合湯に用いる高温湯量を低減することができる。これにより、貯湯タンク２の残湯量Ｐが少なくなったとき、混合弁４を制御して混合湯に用いる高温湯量を低減することにより、貯湯タンク２の残湯量Ｐの低減を抑制すると共に、高温出湯口１１側への高温湯給湯を優先して、高温湯出湯と混合湯出湯の両方が湯切れを起こすことを防ぐことができる。

次に、上記実施形態の変形例について、図３のフローチャートを参照して説明する。本変形例は、貯湯タンクの残湯量が所定値以下となったとき、混合弁の混合湯設定温度を下げて、混合湯に用いる高温湯量を低減する制御（これを混合湯制限制御という）を有効にするか無効にするかを選択可能とするものであり、図２と相違する部分のみを示す。

本変形例において、混合湯制限制御を無効にする選択をした場合の動作を説明する。ここでは、設定部６は、入力部に混合湯制限制御の有効、無効を選択するための選択スイッチ（不図示）を備えている。ここで、ユーザが、この選択スイッチを用いて、混合湯制限制御の無効を選択すると、設定部６から制御部５に混合湯制限制御を無効にする制御信号が送られる。上記Ｓ３（図２）の後、制御部５は、設定温度ＴｓをＴ_０に設定した後（Ｓ４）、測定温度Ｔｍが設定温度Ｔｓ（ここでは、Ｔ_０）となるように混合弁４の混合比を制御し（Ｓ５）、混合湯制限制御の無効を選択すると（Ｓ８でＹＥＳ）、Ｓ５に戻り、混合湯温度がＴ_０となるように制御する。これにより、残湯量Ｐに基く設定温度Ｔｓの設定変更が行われないので、混合湯に用いる高温湯が低減されず、混合湯の温度は通常時の設定温度Ｔ_０に保たれる。また、Ｓ８でＮＯのときは、上記Ｓ６（図２）に進む。

このように、本変形例によれば、高温出湯口１２から出湯される高温湯の出湯を優先しなくてよいときには、混合湯制限制御の無効を選択することにより、混合出湯温度を下げることなく混合湯を利用することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る貯湯式給湯システムについて図４、図５を参照して説明する。本実施形態は、前記第１の実施形態において、貯湯タンクにおける多段階の残湯量に応じて設定温度が設定されており、制御部は残湯量を検出する温度センサにより検出された残湯量が減るに応じて、設定温度を低下させるものである。図４に示すように、本実施形態の貯湯式給湯システム１においては、残湯量を検出するためのｎ個の温度センサ１０（（１０−ｎ）〜（１０−１））が、貯湯タンク２の側壁の頂部から底部にかけて設けられている。

このような貯湯式給湯システム１の動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。先ず、ユーザが設定部６により予め設定した残湯量Ｐの多段階のしきい値Ｐ１、Ｐ２、・・Ｐｎ−１、Ｐｎ（Ｐ１＞Ｐ２・・＞Ｐｎ−１＞Ｐｎ）を記憶部に記憶し（Ｓ２１）、これらのしきい値Ｐ１〜Ｐｎに対応して設定された設定温度ＴｓをＴ１、Ｔ２、・・Ｔｎ−１、Ｔｎ（Ｔ１＞Ｔ２＞・・Ｔｎ−１＞Ｔｎ）として記憶し（Ｓ２２）、また、設定温度Ｔｓの初期値Ｔ_０を記憶する（Ｓ２）。

次に、制御部５は、前記実施形態と同様に、設定温度Ｔｓの値を記憶部に記憶された初期値Ｔ_０に設定し（Ｓ４）、測定温度Ｔｍが設定温度Ｔｓになるように混合弁４における高温湯と給水の混合比を制御する（Ｓ５）。ここで、制御部５は、貯湯タンク２からの高温湯の出湯が始まり、温度センサ１０の検知温度に基き検出された貯湯タンクの残湯量Ｐがしきい値Ｐ１より小さくなったときは（Ｓ６でＹＥＳ）、さらに、残湯量Ｐをしきい値Ｐ２と比較し、残湯量Ｐがしきい値Ｐ２より小さくないときは（Ｓ２３でＮＯ）、Ｔｓ＝Ｔ１と設定して（Ｓ７）、Ｓ５に戻り、混合湯の温度が設定温度Ｔ１となるように制御する。また、残湯量Ｐがしきい値Ｐ２より小さくなったときは（Ｓ２３でＹＥＳ）、次のステップに進み、残湯量Ｐが下がると共に、設定温度ＴｓがＴｓ＝Ｔ２（Ｓ２４）のように順次設定されていき、同じ動作を続ける。

以下同様にして、残湯量Ｐがしきい値Ｐ（ｎ−１）より小さいときは（Ｓ２５でＹＥＳ）、さらに、残湯量Ｐをしきい値Ｐｎと比較し、残湯量Ｐがしきい値Ｐｎより小さくないときは（Ｓ２６でＮＯ）、Ｔｓ＝Ｔ（ｎ−１）と設定して（Ｓ２７）、Ｓ５に戻る。また、Ｓ２６でＹＥＳのときは、Ｔｓ＝Ｔｎと設定して（Ｓ２８）、Ｓ５に戻り同様の動作を繰り返す。これにより、残湯量Ｐが減っていき、各しきい値Ｐ１〜Ｐｎより順次小さくなる毎に、これに対応して設定温度ＴｓをＴ１〜Ｔｎに低下させることにより、混合湯の温度を各設定温度Ｔ１〜Ｔｎに基いて段階的に低下することができる。

このように、本実施形態の貯湯式給湯システム１によれば、貯湯タンク２における多段階の残湯量Ｐ１〜Ｐｎに応じて混合湯温度を低下させるための設定温度Ｔ１〜Ｔｎが設定されているので、貯湯タンク２の残湯量が減るに応じて、段階的に設定温度Ｔｓを低下させることにより、急激な混合出湯温度の変化を抑制することができる。

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、貯湯タンクの残湯量が低減し、混合湯設定温度が予め設定した所定のしきい値以下になったときに、加熱源の加熱運転を開始させてもよい。また、上記実施形態では、高温湯と混合湯の２系統の出湯経路を持つ場合について示したが、混合弁を複数備えて２系統以上の出湯経路を有する場合にも同様な混合弁制御を行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る貯湯式給湯システムの構成図。上記システムの動作を説明するためのフローチャート。上記第１の実施形態に係る変形例のフローチャート。本発明の第２の実施形態に係る貯湯式給湯システムの構成図。上記システムの動作を説明するためのフローチャート。従来の貯湯式給湯システムの構成図。他の従来の貯湯式給湯システムの構成図。

符号の説明

１貯湯式給湯システム
２貯湯タンク
３加熱源
４混合弁
５制御部
１０温度センサ（残湯量検知手段）
７３高温供給配管
７４高温出湯配管
７８混合出湯配管
Ｐ残湯量
Ｐ１〜Ｐｎ残湯量のしきい値（所定値）
Ｔｓ混合湯設定温度

Claims

給水を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンクの水を加熱する加熱源と、前記加熱源により加熱された高温湯を前記貯湯タンクへ供給する高温供給配管と、前記貯湯タンクの高温層の高温湯を出湯する高温出湯配管と、前記高温出湯配管から分岐された高温湯を給水と混合すると共に、高温湯と給水の混合比を混合湯設定温度に基いて可変して混合湯を出湯する混合弁と、前記混合弁を経て混合湯を出湯する混合出湯配管と、前記貯湯タンクの残湯量を検出する残湯量検出手段と、本システム全体を制御する制御手段と、を備えた貯湯式給湯システムにおいて、
前記制御手段は、（i）前記残湯量検出手段で検出された貯湯タンクの残湯量が所定の残湯量しきい値以下となったとき、前記混合弁の混合湯設定温度を下げて、混合湯に用いる高温湯の量を低減し、（ii）貯湯タンクの所定温度の残湯量が加熱開始しきい値以下になったとき、又は、混合湯設定温度が所定の温度しきい値以下になったときに、前記加熱源の加熱運転を開始し、（iii）残湯量が前記残湯量しきい値より多くなった場合、混合湯設定温度を下げる前の値に戻すことを特徴とする貯湯式給湯システム。
前記混合湯設定温度は、前記貯湯タンクにおける多段階の残湯量に応じて設定されており、
前記制御手段は、前記残湯量検出手段により検出された残湯量が減るに応じて前記混合湯設定温度を低下させることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯システム。
前記制御手段による前記混合湯に用いる高温湯の量を低減する制御を有効にするか無効にするかを選択可能としたことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯システム。