JP5938206B2 - 貯湯システム - Google Patents
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- Domestic Hot-Water Supply Systems And Details Of Heating Systems (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Description
所定の熱源から回収した熱で前記貯湯タンク内の水を加熱する加熱装置と、
給水を加熱するバックアップ熱源機からの湯と貯湯タンクからの湯水と給水とを設定された混合比で混合して給湯する混合器と、
前記バックアップ熱源機から前記混合器までの配管の前記混合器寄りの箇所から分岐した分岐管と、
前記分岐管を開閉する切替弁と、
設定温度の湯が前記混合器から給湯されるように、前記バックアップ熱源機での加熱および前記混合器の混合比を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、給湯の制御モードとして、貯湯タンクからの湯と給水とを混合して設定温度の湯を給湯する第1モードと、給水を前記バックアップ熱源機で設定温度より高い温度に加熱した湯と給水とを混合して設定温度の湯を給湯する第2モードとを少なくとも有し、
前記第1モードで給湯動作中に前記第2モードに切り替える場合は、前記切替弁を開状態にして前記バックアップ熱源機で加熱した湯が前記分岐管を通じて所定箇所へ流れ出るように設定してから所定時間の経過後に、前記切替弁を閉状態に戻して前記第2モードの給湯動作に移行し、
前記貯湯タンクは下部に入水口を、上部の出湯口を備え、
前記所定箇所は、前記貯湯タンクの前記入水口であり、
前記切替弁は、前記開状態では前記分岐管を前記入水口に連通させかつ前記入水口への給水管の連通を遮断し、前記閉状態では前記分岐管を閉じて前記給水管を前記入水口へ連通させる
ことを特徴とする貯湯システム。
所定の熱源から回収した熱で前記貯湯タンク内の水を加熱する加熱装置と、
給水を加熱するバックアップ熱源機からの湯と貯湯タンクからの湯水と給水とを設定された混合比で混合して給湯する混合器と、
前記バックアップ熱源機から前記混合器までの配管の前記混合器寄りの箇所から分岐した分岐管と、
前記分岐管を開閉する切替弁と、
設定温度の湯が前記混合器から給湯されるように、前記バックアップ熱源機での加熱および前記混合器の混合比を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、給湯の制御モードとして、貯湯タンクからの湯と給水とを混合して設定温度の湯を給湯する第1モードと、給水を前記バックアップ熱源機で設定温度より高い温度に加熱した湯と給水とを混合して設定温度の湯を給湯する第2モードとを少なくとも有し、
前記第1モードで給湯動作中に前記第2モードに切り替える場合は、前記切替弁を開状態にして前記バックアップ熱源機で加熱した湯が前記分岐管を通じて所定箇所へ流れ出るように設定してから所定時間の経過後に、前記切替弁を閉状態に戻して前記第2モードの給湯動作に移行し、
前記制御部は、前記切替弁を閉状態に戻して前記第2モードの給湯動作に移行する際に、前記混合器の出側の給湯温度が設定温度に維持されるように、前記バックアップ熱源機からの湯の混合比を徐々に増やしながら前記貯湯タンクからの湯の混合比を徐々に減らして、前記切替弁を閉じたときに前記切替弁から前記混合器までの間の配管内にあった水が該配管内からなくなるころに、湯の供給元が貯湯タンクからバックアップ熱源機に完全に切り替わるようにする
ことを特徴とする貯湯システム。
上記発明では、バックアップ熱源機から分岐箇所までの配管内が温まっても分岐箇所から混合器までの間は冷たい水が残っているので、この水が一気に給湯に使用されないように、バックアップ熱源機からの湯の混合比を徐々に増やしながら貯湯タンクからの湯の混合比を徐々に減らして第2モードへ移行させる。これにより、設定温度の給湯が維持される。
[3]前記所定箇所は、排水箇所である
ことを特徴とする[2]に記載の貯湯システム。
前記所定箇所は、前記貯湯タンクの前記入水口であり、
前記切替弁は、前記開状態では前記分岐管を前記入水口に連通させかつ前記入水口への給水管の連通を遮断し、前記閉状態では前記分岐管を閉じて前記給水管を前記入水口へ連通させる
ことを特徴とする[2]に記載の貯湯システム。
ことを特徴とする[1]に記載の貯湯システム。
ことを特徴とする[1]乃至[5]のいずれか1項に記載の貯湯システム。
上記発明では、少なくとも、切り替え当初にバックアップ熱源機から分岐箇所までの間の接続配管に溜まっていた水がすべて分岐管へ流れ出るまで、分岐管を通じた排水等が継続される。
[7]前記制御部は、前記第1モードで給湯動作中に前記貯湯タンクの湯切れが近づいたときに前記第2モードへの切り替えを行う
ことを特徴とする[1]乃至[6]のいずれか1項に記載の貯湯システム。
ことを特徴とする[1]乃至[7]のいずれか1項に記載の貯湯システム。
図1は、本発明の上記排水方式の貯湯システムを適用した風呂給湯システム10の構成を示している。風呂給湯システム10は、貯湯タンクユニット11と、熱源機4と、排熱回収装置50と、バックアップ熱源機としての風呂給湯器70とを備えて構成される。本例では、熱源機4は燃料電池である。なお、図中、装置間の配管や外部配管は2重の矢印で示してある。
図3は、排熱回収動作における湯水の流れを表しており、排熱回収動作における湯水の流れる経路を太線で示してある。熱源機4の排熱を回収して貯湯タンク13内の湯水を加熱する排熱回収動作では、制御部20は熱源機4に指示して排熱回収ポンプ52を作動させる。これにより、貯湯タンク13内の湯水は、取水口16から出て、熱回収配管(低温)53a、排熱回収熱交換器51、熱回収配管(高温)53b、A方向の第1三方弁21を経由して戻り口17から貯湯タンク13の上部に戻る循環経路で循環する。なお、第1三方弁21の第1接続口21aには、排熱回収熱交換器51で加熱されて高温になった湯が到達するので制御部20は第1三方弁21をA方向にする。
貯湯タンクユニット11は風呂給湯器70の近くに設置される場合もあれば、遠く離れて設置される場合もある。たとえば、2階に風呂があるような家屋では、風呂給湯器70は2階の外壁に設置され貯湯タンクユニット11および熱源機4は1階に設置されるといったケースがあり、このような場合には装置間を結ぶ接続配管(高温)61および接続配管(低温)62の配管長が長くなって圧損の大きい設置状況になる。本発明の風呂給湯システム10では、低水圧地域において、配管が長くて圧損が大きい設置状況になっても、出湯量を十分確保できるように、圧損の増加を抑えた給湯を行うようになっている。
第1モードは、貯湯タンク13に十分蓄熱されている場合の給湯動作である。図4は、第1モードの給湯動作における湯水の流れを表している。図中、湯水の流れる経路を太線で示してある。第1モードでは、混合器23で貯湯タンク13からの湯と給水とを混合して給湯設定温度の湯を作り、給湯する。風呂給湯器70には給水は送らず、風呂給湯器70での加熱はなく燃焼運転しない。
第2モードは、貯湯タンク13に利用可能な湯がない場合の給湯動作である。図5は、第2モードの給湯動作における湯水の流れを表している。図中、湯水の流れる経路を太線で示してある。第2モードでは、給水を風呂給湯器70で給湯設定温度より高い温度に加熱した湯と給水とを混合器23で混合して給湯設定温度の湯を給湯する。
給水温度15℃、給湯設定温度40℃、給湯流量8L/minのとき、風呂給湯器70から40℃の湯をもらう場合は、給湯流量の全量を風呂給湯器70からもらうので、接続配管(高温)61および接続配管(低温)62を湯水が8L/minで流れることになる。これに対し風呂給湯器70から55℃の湯をもらう場合は、接続配管(高温)61、接続配管(低温)62を流れる流量は5L/minでよく、貯湯タンクユニット11内で給水3L/minと混合して40℃の湯8L/minが作られる。流速(配管径が同じ場合は流量に比例)が大きいほど圧損は大きくなるので、流量を下げられることは圧損低減に大きく寄与する。
第3モードは、貯湯タンク13内に蓄熱はあるが、温度が低く、貯湯タンク13内の湯だけでは不十分な場合の給湯動作である。図6は、第3モードの給湯動作における湯水の流れを表している。図中、湯水の流れる経路を太線で示してある。第3モードは、たとえば、貯湯タンク13の湯切れ温度センサ18dの検出温度が給湯設定温度より低いが給湯設定温度より10℃以上は低くないような場合に選択される。
次に、第1モード(タンク出湯)で給湯を開始した後、貯湯タンク13内の蓄熱(湯量)が不足して第2モード(給湯器出湯)に給湯の制御モードを切り替える場合の移行動作について説明する。
図9は、注湯動作における湯水の流れを表している。図中、湯水の流れる経路を太線で示してある。注湯動作では、混合器23の出側の湯を風呂給湯器70の給水接続口へ供給すると共に、貯湯タンク13からの湯もしくは貯湯タンク13からの湯と給水とを混合した湯を混合器23でつくり、混合器23の出側から出た湯に風呂給湯器70による加熱を足してもしくは追加の加熱無しに風呂給湯器70から風呂(浴槽)2へ風呂設定温度の注湯が行われるように制御する。
次に、回収方式を採用した本発明の第2の実施の形態について説明する。図10は、回収方式の貯湯システムを適用した風呂給湯システム10Bの構成を示している。図1に示す排水方式と同一部分には同一の符号を付して有りそれらの説明は適宜省略する。
3…暖房用放熱器
4…熱源機(燃料電池)
10、10B…風呂給湯システム
11…貯湯タンクユニット
12…給水管
13…貯湯タンク
14…給水口
15…出湯口
16…取水口
17…戻り口
18a…第1温度センサ
18b…第2温度センサ
18c…第3温度センサ
18d…湯切れ温度センサ
18e…タンク上部温度センサ
20…制御部
21…第1三方弁
21a…第1接続口
21b…第2接続口
21c…第3接続口
22a…熱回収配管高温側温度センサ
22b…熱回収配管低温側温度センサ
23…混合器
23a…第1混合器
23b…第2混合器
23c…第3混合器
24…過圧逃がし弁
25…吸気弁
26…タンク出口温度センサ
28…接続配管高温側温度センサ
29…給湯高温温度センサ
31…給湯配管
31b…配管
32…出湯温度センサ
33…ハイカット温度センサ
34…流量センサ
35…給水温度センサ
36…減圧弁
37a…逆止弁
37b…逆止弁
37c…逆止弁
38…第2三方弁
38a…第1接続口
38b…第2接続口
38c…第3接続口
39…逆止弁
41…排水管
42…排水栓
43…分岐管
44…逆止弁
45…排水電磁弁
46…第3三方弁
46a…第1接続口
46b…第2接続口
46c…第3接続口
50…排熱回収装置
51…排熱回収熱交換器
52…排熱回収ポンプ
53…熱回収配管
53a…熱回収配管(低温)
53b…熱回収配管(高温)
54…バイパス管
61…接続配管(高温)
62…接続配管(低温)
70…風呂給湯器
72…熱交換器
72a…第1熱交換水管
72b…第2熱交換水管
73…バーナ
73a…ガス供給管
74…入水管
75…出湯管
76…風呂戻り管
77…風呂往き管
78…連結管
79…注湯電磁弁
81…水量サーボ
82…出湯温度センサ
83…バイパス管
84…バイパス調整弁
85…流量センサ
86…入水温度センサ
87…風呂循環ポンプ
88…流水スイッチ
89a…風呂往き温度センサ
89b…風呂戻り温度センサ
91…制御部
92…リモコン(共通リモコン)
Claims (8)
- 給水が供給される貯湯タンクと、
所定の熱源から回収した熱で前記貯湯タンク内の水を加熱する加熱装置と、
給水を加熱するバックアップ熱源機からの湯と貯湯タンクからの湯水と給水とを設定された混合比で混合して給湯する混合器と、
前記バックアップ熱源機から前記混合器までの配管の前記混合器寄りの箇所から分岐した分岐管と、
前記分岐管を開閉する切替弁と、
設定温度の湯が前記混合器から給湯されるように、前記バックアップ熱源機での加熱および前記混合器の混合比を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、給湯の制御モードとして、貯湯タンクからの湯と給水とを混合して設定温度の湯を給湯する第1モードと、給水を前記バックアップ熱源機で設定温度より高い温度に加熱した湯と給水とを混合して設定温度の湯を給湯する第2モードとを少なくとも有し、
前記第1モードで給湯動作中に前記第2モードに切り替える場合は、前記切替弁を開状態にして前記バックアップ熱源機で加熱した湯が前記分岐管を通じて所定箇所へ流れ出るように設定してから所定時間の経過後に、前記切替弁を閉状態に戻して前記第2モードの給湯動作に移行し、
前記貯湯タンクは下部に入水口を、上部の出湯口を備え、
前記所定箇所は、前記貯湯タンクの前記入水口であり、
前記切替弁は、前記開状態では前記分岐管を前記入水口に連通させかつ前記入水口への給水管の連通を遮断し、前記閉状態では前記分岐管を閉じて前記給水管を前記入水口へ連通させる
ことを特徴とする貯湯システム。 - 給水が供給される貯湯タンクと、
所定の熱源から回収した熱で前記貯湯タンク内の水を加熱する加熱装置と、
給水を加熱するバックアップ熱源機からの湯と貯湯タンクからの湯水と給水とを設定された混合比で混合して給湯する混合器と、
前記バックアップ熱源機から前記混合器までの配管の前記混合器寄りの箇所から分岐した分岐管と、
前記分岐管を開閉する切替弁と、
設定温度の湯が前記混合器から給湯されるように、前記バックアップ熱源機での加熱および前記混合器の混合比を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、給湯の制御モードとして、貯湯タンクからの湯と給水とを混合して設定温度の湯を給湯する第1モードと、給水を前記バックアップ熱源機で設定温度より高い温度に加熱した湯と給水とを混合して設定温度の湯を給湯する第2モードとを少なくとも有し、
前記第1モードで給湯動作中に前記第2モードに切り替える場合は、前記切替弁を開状態にして前記バックアップ熱源機で加熱した湯が前記分岐管を通じて所定箇所へ流れ出るように設定してから所定時間の経過後に、前記切替弁を閉状態に戻して前記第2モードの給湯動作に移行し、
前記制御部は、前記切替弁を閉状態に戻して前記第2モードの給湯動作に移行する際に、前記混合器の出側の給湯温度が設定温度に維持されるように、前記バックアップ熱源機からの湯の混合比を徐々に増やしながら前記貯湯タンクからの湯の混合比を徐々に減らして、前記切替弁を閉じたときに前記切替弁から前記混合器までの間の配管内にあった水が該配管内からなくなるころに、湯の供給元が貯湯タンクからバックアップ熱源機に完全に切り替わるようにする
ことを特徴とする貯湯システム。 - 前記所定箇所は、排水箇所である
ことを特徴とする請求項2に記載の貯湯システム。 - 前記貯湯タンクは下部に入水口を、上部の出湯口を備え、
前記所定箇所は、前記貯湯タンクの前記入水口であり、
前記切替弁は、前記開状態では前記分岐管を前記入水口に連通させかつ前記入水口への給水管の連通を遮断し、前記閉状態では前記分岐管を閉じて前記給水管を前記入水口へ連通させる
ことを特徴とする請求項2に記載の貯湯システム。 - 前記制御部は、前記切替弁を閉状態に戻して前記第2モードの給湯動作に移行する際に、前記混合器の出側の給湯温度が設定温度に維持されるように、前記バックアップ熱源機からの湯の混合比を徐々に増やしながら前記貯湯タンクからの湯の混合比を徐々に減らす
ことを特徴とする請求項1に記載の貯湯システム。 - 前記所定時間の経過後とは、少なくとも前記バックアップ熱源機で加熱した湯が前記分岐管に到達した後である
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の貯湯システム。 - 前記制御部は、前記第1モードで給湯動作中に前記貯湯タンクの湯切れが近づいたときに前記第2モードへの切り替えを行う
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の貯湯システム。 - 前記制御部は、給湯の制御モードとして、給水を前記バックアップ熱源機で加熱した湯と前記貯湯タンクからの湯と給水とを混合して設定温度の湯を給湯する第3モードをさらに有し、給湯動作において前記第1モードを優先選択し、前記第1モードで設定温度の湯を給湯できない場合であって設定温度より所定温度以上低くない湯を前記貯湯タンクから供給可能な場合は前記第3モードを選択し、前記第3モードを選択できない場合に前記第2モードを選択する
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の貯湯システム。
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