JP5569581B2 - 貯湯式給湯システム - Google Patents
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Description
[機器構成]
図1は、本発明の貯湯式給湯システムの実施の形態1を示す構成図である。図1に示すように、本実施形態の貯湯式給湯システムは、貯湯ユニットAと、加熱手段としての熱源ユニットBと、リモコン(リモートコントローラ)7とを有している。貯湯ユニットAは、貯湯タンク1と、一般給湯側混合弁2aと、風呂給湯側混合弁2bと、減圧弁3と、電磁弁4と、制御部10と、水ポンプ14a,14b,14cと、風呂追焚熱交換器15と、断熱材20と、後述するセンサ類とを有しており、これらの要素が金属製の外装ケース30に収められている。貯湯タンク1は、ステンレスなどの金属製もしくは樹脂などで構成される。貯湯タンク1の外側には、断熱材20が配置されており、高温の湯(以下、高温水とも称する)を長時間保温することができる。風呂追焚熱交換器15の1次側には貯湯タンク1の上部からの往き配管と貯湯タンク1の中間部への戻り配管が接続されており、2次側には浴槽5との往復配管が接続されている。風呂追焚熱交換器15の1次側および2次側流路にはそれぞれポンプ14bおよび14cが接続されている。なお、図1に示す構成例では貯湯タンクの数が1つであるが、2つもしくはこれ以上の貯湯タンクを直列もしくは並列に接続し、貯湯ユニットA内に設置してもよい。
貯湯タンク1の下部に接続された配管から取り出された低温水は、熱源ユニットBに送られ、沸き上げられて高温水となり、配管を経て貯湯タンク1へ戻り、上部から貯湯タンク1内に流入する。このように、熱源ユニットBと貯湯タンク1との間では循環回路が形成されて、貯湯タンク1内の低温水は順次高温に沸き上げられて貯湯タンク1に貯湯される。この貯湯運転(沸き上げ運転)は、基本的には電力料金が安価な夜間に行われるが、昼間に貯湯熱量が不足する場合には、昼間にも運転を行うことで(追加沸き上げ)、湯切れを防ぐことが可能となる。また、昼間の運転率を予め設定する場合もある。
(一般給湯側への給湯動作)
一般給湯側への給湯温度は、予めリモコン7にて設定することが可能である。混合栓6を開くと、制御部10は、一般給湯側の温度センサ12aでの検出温度が、設定されている給湯温度となるように、一般給湯側混合弁2aを制御して、貯湯タンク1上部から給湯した高温水と、水源からの水とを混合する。
浴槽5への給湯温度は、予めリモコン7にて設定することが可能である。湯張りを行うためには、まずリモコン7で、湯張りスイッチを押す。これにより湯張りの指令が出力され、制御部10が、風呂側の温度センサ12bでの検出温度が設定された浴槽湯温となるように風呂給湯側混合弁2bを制御するとともに、電磁弁4を開いて浴槽5への湯張りを開始する。浴槽5への湯張り開始後、浴槽側の流量センサ11bにより、積算流量をカウントし、リモコン7で予め設定された浴槽湯量に到達するまで、湯張りを継続する。積算流量が、設定された浴槽湯量に到達すると、電磁弁4を閉じて湯張りを完了する。
リモコン7からの指令により、浴槽5内の湯水(以下、「浴槽水」と称する)が冷めたときにこれを加熱するための追焚運転が実行される。浴槽追焚運転が開始されると、風呂追焚熱交換器15の1次側および2次側流路に接続されているポンプ14bおよび14cが駆動する。これにより、貯湯タンク1からの高温水と浴槽5の湯水とを熱交換することが可能となり、浴槽水を加熱することができる。このとき、貯湯タンク1側には浴槽水と熱交換した後の中温水(40〜60℃程度)が貯湯タンク1の上下方向中間部もしくは下部の配管接続部より戻される。貯湯タンク1内では、配管接続部の貯湯タンク1内の湯水と風呂追焚熱交換器15からの戻り湯水との混合が行われ、両者の温度差異により貯湯タンク1内の温度分布が複雑に変化する。なお、本発明において「追焚」とは、浴槽水の温度を上昇させることのみならず、浴槽水を保温することをも含む概念である。
以上、本発明の実施の形態1における貯湯式給湯システムの構成を説明した。次に、本実施の形態1における貯湯式給湯システムの動作について図3のフローチャートと図4の一日の残湯量変化を表す図を用いて説明する。まず全体の動作工程について説明した後に、各工程について詳細に説明する。
図5は、給湯負荷使用予定量パターンの設定方法を表す図であり、リモコン7のタッチパネル71に表示される設定画面の例である。図6は、リモコン7のタッチパネル71に表示されるカレンダー表示画面の例である。図5に示す画面では、一日(24時間)を1時間ごとに区切った時間帯を横軸にとり、縦軸に使用予定量(例えば42℃換算のリットル数)をとり、各時間帯ごとの使用予定量を棒グラフで表すことにより、給湯負荷使用予定量パターンが表現されている。図5に示すように、ユーザーは、画面に指を触れ、棒グラフを横に移動することによって湯の使用予定時間帯を変更したり、棒グラフの長さを変えることによって使用予定量を変更したりすることができる。その後、図示しない確定ボタンに触れることにより、給湯負荷使用予定量パターンを設定することができる。このようにして、ユーザーは、感覚的な操作が可能であり、容易且つ迅速に給湯負荷使用予定量パターンを修整、設定することができる。なお、図5に示す例では、1時間ごとに時間帯を区切っているが、本発明では、時間帯の刻みの幅は1時間に限定されるものではなく、例えば30分、10分などとしてもよい。また、時間帯の刻みの幅をユーザーが切り替えられるようにしてもよい。これらの点は、後述する図7、図8に示す例についても同様である。
運転計画作成手段103は、翌日の給湯負荷使用予定量パターンおよび浴槽追焚負荷使用予定量パターンに基づき、次のようにして、熱源ユニットBの運転計画を作成する。まず、給湯負荷使用予定量パターンと浴槽追焚負荷使用予定量パターンとを各時間帯ごとに足し合わせることによって合成し、各時間帯ごとに必要となる給湯負荷の予定を表す合計給湯負荷使用予定量パターンを生成する。そして、この合計給湯負荷使用予定量パターンを積分することにより、一日の合計給湯負荷予定量[kWh]を算出する。続いて、この合計給湯負荷予定量[kWh]を熱源ユニットBの加熱能力[kW]で除算することにより、貯湯タンク1の沸き上げに必要な時間Y[h]を算出する。昼夜の運転率が設定されている場合(例えば、昼間:夜間=20:80)には、沸き上げに必要な時間Yに夜間運転率を乗じた数値が夜間時間帯沸き上げに必要な運転時間Yn[h]となる。夜間時間帯の終了時刻が午前7時の場合には、午前7時からYn時間を引いた時刻が、夜間沸き上げ運転開始時刻Tsnとなる(図4参照)。昼間沸き上げ運転開始時刻Tsdは、合計給湯負荷使用予定量パターンを一日の終了時刻(図4では23時)から遡って積分した値が昼間の追加沸き上げ熱量Q2より大きくなる時刻を求め、この時刻を昼間沸き上げ運転開始時刻Tsdとして設定する。このようにして昼間沸き上げ運転開始時刻Tsdを設定することにより、昼間の追加沸き上げにより沸き上げた湯を貯湯タンク1に保温する時間をなるべく短くすることができ、放熱ロスを低減することができる。
実働効率=給湯熱量÷合計電気入力量
ここで、給湯熱量は、給湯端末へ繋がる流量センサ11a,11bにて検出される流量、温度センサ12a,12bにて検出される給湯温度、市水温度、および給湯に要した時間から求められ、次式により与えられる。
給湯熱量=水密度×水比熱×水流量×温度差(給湯温度−市水温度)×給湯時間
また、合計電気入力量は、圧縮機、ファン、ポンプ、基板などの合計入力であり、実働効率を算出する対象期間の総合計である。合計電気入力量は、熱源ユニットB、貯湯ユニットAの各ワットメータ(図示せず)の積算値などから求めてもよいし、電流センサ(図示せず)の出力から推定してもよい。また、圧縮機、ポンプなどの運転特性から電気入力を推定し、積分してもよい。なお、給湯熱量は、貯湯タンク1の蓄熱量変化から算出する(給湯開始前の蓄熱量と終了後の蓄熱量との差が給湯熱量となる)など、他の手法を用いて求めてもよい。
Claims (4)
- 湯を貯える貯湯タンクと、
湯の使用量を検出する使用湯量検出手段と、
前記使用湯量検出手段により検出される、時間帯ごとの湯の使用量の実績を記憶する記憶手段と、
湯が使用された場合に、その用途を判別する用途判別手段と、
前記記憶手段に記憶された時間帯ごとの湯の使用量の情報と、前記用途判別手段により判別された用途の情報とを併せてユーザーに提示可能なユーザーインターフェース装置と、
を備え、
前記用途判別手段が判別する用途としてシャワーを含む貯湯式給湯システム。 - 出湯流量を検出する流量センサを備え、
前記用途判別手段は、前記流量センサにより検出される情報に基づいて、前記用途を判別する請求項1に記載の貯湯式給湯システム。 - 前記ユーザーインターフェース装置は、前記用途判別手段により判別された用途の情報をマークとして表示する請求項1または2に記載の貯湯式給湯システム。
- 前記ユーザーインターフェース装置は、前記記憶手段に記憶された時間帯ごとの湯の使用量の情報をグラフとして表示し、該グラフと併せて前記マークを表示する請求項3に記載の貯湯式給湯システム。
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