JP5994164B2

JP5994164B2 - 給湯システム

Info

Publication number: JP5994164B2
Application number: JP2010282104A
Authority: JP
Inventors: 雅司浦野; 真之米野
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2030-12-17
Also published as: JP2012127628A

Description

本発明は、カラン等の出湯端末に所望の温度の湯を供給する給湯システムに関する。

従来から、熱源機としてヒートポンプを有する給湯システムが普及している。例えば、特許文献１には、複数のヒートポンプの運転方法に関する技術が開示されている。

特開２００８−２６７７０８号公報

しかしながら、上記特許文献１に示された給湯システムにあっては、貯湯タンク内の湯温の低下、すなわち湯切れを防止するために、大型の貯湯タンクが必要とされていた。そのため、限られたスペースの中に給湯システムを組み込もうとすると、大型の貯湯タンクの設置場所の確保に困難を伴う場合があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、小型の貯湯タンクを用いながらも湯切れが発生する虞のない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本発明の給湯システムは、湯水を加熱するヒートポンプと、前記ヒートポンプによって加熱された湯を貯蔵する貯湯タンクと、ガス給湯器と、前記ヒートポンプ又は前記ガス給湯器のいずれか一方の経路に給湯経路を切り替える給湯切替手段と、出湯温度を設定する温度設定手段と、前記ヒートポンプの経路における湯水の温度を検知する温度検知手段とを備え、前記貯湯タンクは、限られた狭小空間にも設置できる小型の貯湯タンクであり、前記ヒートポンプ及び前記貯湯タンクから湯水を供給している際に、前記貯湯タンクの湯温が低下して前記温度検知手段によって検知された湯水の温度が前記温度設定手段によって設定された出湯温度よりも低くなった場合には、ユーザ選択に基づいて、前記ヒートポンプからの経路によって湯を供給する第１運転モードと、湯の供給経路を前記ヒートポンプから前記ガス給湯器に切り替えて前記設定された出湯温度を維持する第２運転モードと、のいずれかのモードで運転することを特徴とする。

この発明において、前記ガス給湯器が使用されているとき、その旨通知する通知手段を有することが好ましい。

この発明において、前記ヒートポンプは、複数台並列に接続されていることが好ましい。

本発明の給湯システムによれば、給湯切替手段が温度設定手段によって設定された出湯温度に基づいて給湯経路を切り替える。例えば、設定された出湯温度がヒートポンプの加熱能力を超える場合は、出湯経路をガス給湯器の経路に切り替える。これにより、小型の貯湯タンクを用いて設置の自由度を高めつつ、湯切れが発生することを防止することができる。

本発明の一実施形態による給湯システムの構成を示す図。出湯開始当初の湯水の供給経路を示す図。ある程度以上の時間に亘って出湯が継続されたとき、第１運転モードで給湯システムを運転する場合における湯水の供給経路を示す図。第１運転モードで給湯システムを運転する場合における湯温の推移を示す図。ある程度以上の時間に亘って出湯が継続されたとき、第２運転モードで給湯システムを運転する場合における湯水の供給経路を示す図。第２運転モードで給湯システムを運転する場合における湯温の推移を示す図。上記給湯システムの変形例の構成を示す図。

本発明の一実施形態による給湯システムについて図面を参照して説明する。図１は給湯システムの構成を示す。給湯システムは、ヒートポンプ１と、貯湯タンク２と、混合弁３と、ガス給湯器４と、三方弁（給湯切替手段）５と、温度センサ（温度検知手段）６と、制御盤（給湯切替手段、モード切替手段）７等によって構成される。

ヒートポンプ１は貯湯タンク２に貯蔵された湯水を加熱する。ヒートポンプ１によって加熱された湯は、再び貯湯タンク２に貯蔵されるか、直接出湯配管１０を介してカラン等の出湯端末に供給される。本実施形態においては、比較的小型のヒートポンプ１が適用される。複数の出湯端末から一度に出湯されても、十分な量の湯を供給できるように、複数台のヒートポンプ１が並列に接続されている。

貯湯タンク２は、ヒートポンプ１によって加熱された湯を貯蔵し、出湯配管１０よりカラン等の出湯端末に供給する。本実施形態においては、限られた狭小空間にも設置できるようにするために、容量が５０リットル程度の小型の貯湯タンク２が適用される。ヒートポンプ１と貯湯タンク２とは、送り配管１１と戻り配管１２によって接続される。カラン等への出湯によって貯湯タンク２から湯が供給されると、給水配管９から貯湯タンク２に水が補充され、ヒートポンプ１によって加熱される。ヒートポンプ１によって加熱された湯又は貯湯タンク２に貯蔵された湯は、所望の湯温となるように必要に応じて混合弁３によって給水配管９から供給される水と混合されて、出湯配管１０に供給される。なお、本給湯システムにおいては、必要に応じて出湯配管１０から分岐し、逆止弁（図示せず）を経て、貯湯タンク２の側部に接続される即湯分岐配管（図示せず）を追加してもよい。

ガス給湯器４は、ガスを燃焼させることにより給水配管９から供給された水を迅速に沸し上げる瞬間湯沸機能を有する熱源機である。本実施形態においては、高温の湯が必要とされる場合におけるヒートポンプ１による湯水の加熱能力すなわち湯温の不足を補うために、このガス給湯器４が併用される。

三方弁５は、制御盤７の制御部７ｄから出力された制御信号に基づいて、２つの給湯経路（すなわち、ヒートポンプ１による給湯経路又はガス給湯器４による給湯経路）のいずれか一方の経路に給湯経路を切り替える。温度センサ６は、混合弁３の下流に配設され、混合弁３から出湯配管１０に供給される湯温を検知して、その温度に関する信号を制御盤７の制御部７ｄに出力する。

制御盤７は、温度設定部７ａと、温度表示部７ｂと、通知部７ｃと、制御部（給湯切替手段、モード切替手段）７ｄ等によって構成される。温度設定部７ａは、ユーザによって操作されるダイヤル又はボタン等を有し、出湯端末から出湯される湯温を設定する。この湯温は、リモートコントローラ８を用いても設定可能である。温度表示部７ｂは、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等によって構成され、温度設定部７ａによって設定された湯温を表示する。通知部７ｃは、ＬＥＤ（発光ダイオード）やスピーカ装置によって構成され、三方弁５によってガス給湯器４の経路が使用されているとき、その旨を光又は音声により通知する。制御部７ｄは、給湯システムの各部の制御を司る。

図２は、温度設定部７ａによって例えば４０゜Ｃ程度の湯温が設定された場合において、出湯開始当初の湯水の供給経路を太い矢印（図３及び図５も同様）で示す。このように４０゜Ｃ程度の湯であれば、貯湯タンク２に貯蔵されている湯と給水配管９から供給された水を混合弁３にて混合することにより、供給可能である。制御部７ｄは、温度センサ６から入力される湯温に関する信号に基づいて、温度設定部７ａによって設定された湯温が得られるように、混合弁３に制御信号を出力する。混合弁３は、制御部７ｄから入力された制御信号に基づいて貯湯タンク２から供給される湯と給水配管９から供給された水を混合する。この間もヒートポンプ１は継続して運転され、ヒートポンプ１及び貯湯タンク２から混合弁３に湯が供給される。これにより、温度設定部７ａによって設定された所望の温度の湯が出湯配管１０から供給されることになる。

図２に示した運転状態を継続した場合、貯湯タンク２には消費された湯に替えて給水配管９から水が補充される。そのため、貯湯タンク２内の湯が大量に消費されると、複数台のヒートポンプ１を並列に接続する構成であっても、ヒートポンプ１の瞬間的な出力不足により貯湯タンク２内の湯温が低下し、温度設定部７ａによって設定された湯温を維持できない場合がある。

このような事態に対処するため、本実施形態においては、以下に述べる２つの運転モードのうち、いずれかのモードで給湯システムを運転する。第１運転モードは、ヒートポンプ１から湯を供給する運転モードであり、第２運転モードは、ガス給湯機４から湯を供給する運転モードである。いずれのモードにて給湯システムを運転するかは、ユーザ又はシステム管理者がリモートコントローラ８等を操作することにより選択できる。制御部７ｄは、リモートコントローラ８等を介して入力された運転モードに関する信号に応じて、ヒートポンプ１、ガス給湯機４及び三方弁５を制御する。

図３及び図４は、第１運転モードにおける湯水の供給経路と、出湯配管１０から供給される湯の温度の経緯を示す。温度設定部７ａによって設定された湯温を維持できない場合であっても、例えば手洗い等の用途においては、２５゜Ｃ程度のぬるま湯が供給されれば実用上の問題はない。そこで第１運転モードにおいては、時間Ｔ１で４０゜Ｃの湯を供給できなくなった後も、ヒートポンプ１から混合弁３に湯を供給する。この場合、給水配管９から供給された水は、一旦貯湯タンク２の下部に貯蔵され、貯湯タンク２の下部から送り配管１１を介してヒートポンプ１に供給される。そしてヒートポンプ１によって加熱された湯は、戻り配管１２を介して混合弁３に供給される。

図５及び図６は、第２運転モードにおける湯水の供給経路と、出湯配管１０から供給される湯の温度の経緯を示す。この第２運転モードは、温度設定部７ａによって設定された湯温を維持することを優先して給湯システムを運転するモードである。第２運転モードにおいては、時間Ｔ２で４０゜Ｃの湯を供給できなくなった後、湯の供給経路をヒートポンプ１からガス給湯機４に切り替える。より具体的には、制御部７ｄは、温度設定部７ａから入力された設定温度に関する信号と、温度センサ６から出力された湯温に関する信号に基づいて、三方弁５に制御信号を出力する。例えば、温度センサ６によって検知された湯温が温度設定部７ａによって設定された温度よりも低い場合は、ヒートポンプ１又は貯湯タンク２の経路からガス給湯器４の経路に給湯経路を切り替える旨の制御信号を三方弁５に出力する。

ガス給湯器４は、一般に供給された水を迅速に沸し上げる瞬間湯沸機能については優れているが、その効率はヒートポンプ１に対して劣っている。そこで、本実施形態にあっては、給湯経路をガス給湯器４の経路に切り替えてガス給湯器４を運転しているときは、通知部７ｃによってその旨を通知する。これにより、ユーザが、湯の使用を控えたり、湯を使用する時間をずらしたりして、ガスの消費を抑制することを心掛ける手助けとすることができる。

（変形例）
図７は、図１等に示した給湯システムの変形例を示す。本変形例は、図１における三方弁５に替えて、二方弁１５ａ及び二方弁１５ｂを備えた点で、上記給湯システムと相違する。この変形例においては、制御部７ｄは二方弁１５ａ及び二方弁１５ｂに弁の開閉に関する制御信号を出力する。二方弁１５ａは、制御部７ｄから出力された制御信号に基づいて、ヒートポンプ１又は貯湯タンク２の経路から出湯配管１０に至る経路を開閉する。二方弁１５ｂは、制御部７ｄから出力された制御信号に基づいて、ガス給湯器４の経路から出湯配管１０に至る経路を開閉する。二方弁１５ａが開いているときは、二方弁１５ｂが閉じられ、二方弁１５ａが閉じているときは、二方弁１５ｂが開かれる。これにより、三方弁５と同等の動作を実現できる。

以上のように、本実施形態の給湯システムによれば、三方弁５が温度設定部７ａによって設定された出湯温度に基づいて入力された制御部７ｄから出力された制御信号に応じて給湯経路を切り替える。例えば、設定された出湯温度がヒートポンプ１の加熱能力を超える場合は、出湯経路をガス給湯器４の経路に切り替える。これにより、小型の貯湯タンク２を用いて設置の自由度を高めつつ、湯切れが発生することを防止することができる。

また、温度センサ６によって検知された湯水の温度が温度設定部７ａによって設定された出湯温度よりも低い場合、三方弁５が給湯経路をガス給湯器４の経路に切り替えるので、ユーザ所望の温度の湯をより確実に供給できるようになる。また、ガス給湯器４が使用されている場合は、その旨が通知部７ｃによって通知されるので、ユーザがガスの消費を抑制することを心掛ける手助けとすることができ、省エネルギーに貢献できる。

また、本給湯システムは、ヒートポンプ１によって加熱された湯を貯蔵する貯湯タンク２を備えているので、温度設定部７ａによって比較的低い温度が設定された場合、貯湯タンク２から湯を供給することができる。また、貯湯タンク２内の湯を出湯配管１０及び即湯分岐配管に循環させることにより、出湯に際して直ちに所望の温度の湯を供給することができる。また、複数台並列に接続されたヒートポンプ１によって、複数の出湯端末から低温の湯が一度に出湯された場合であっても、十分な量の湯を供給可能である。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくとも湯水を加熱するヒートポンプ１と、ガス給湯器４と、ヒートポンプ１又はガス給湯器４のいずれか一方の経路に給湯経路を切り替える切替弁（三方弁５）が設けられていればよい。また、本発明は種々の変形が可能であり、例えば、出湯温度が固定されている場合は、給湯システムの設置当初に湯温を設定することができ、設定された温度をその後ユーザが変更する必要はない。また、各ヒートポンプ１を接続する配管をバッファタンクとして用いることにより、貯湯タンク２を省いて、給湯システムを構成してもよい。また、ヒートポンプ１台数は限定されず、その出力に余裕がある場合は、１台のヒートポンプ１を熱源機として用いてもよい。

１ヒートポンプ
２貯湯タンク
４ガス給湯器
５三方弁（給湯切替手段）
７ａ温度設定部（温度設定手段）
７ｃ通知部（通知手段）
７ｄ制御部（給湯切替手段、モード切替手段）
１５ａ，１５ｂ二方弁（給湯切替手段）

Claims

湯水を加熱するヒートポンプと、前記ヒートポンプによって加熱された湯を貯蔵する貯湯タンクと、ガス給湯器と、前記ヒートポンプ又は前記ガス給湯器のいずれか一方の経路に給湯経路を切り替える給湯切替手段と、出湯温度を設定する温度設定手段と、前記ヒートポンプの経路における湯水の温度を検知する温度検知手段とを備え、
前記貯湯タンクは、限られた狭小空間にも設置できる小型の貯湯タンクであり、
前記ヒートポンプ及び前記貯湯タンクから湯水を供給している際に、前記貯湯タンクの湯温が低下して前記温度検知手段によって検知された湯水の温度が前記温度設定手段によって設定された出湯温度よりも低くなった場合には、ユーザ選択に基づいて、前記ヒートポンプからの経路によって湯を供給する第１運転モードと、湯の供給経路を前記ヒートポンプから前記ガス給湯器に切り替えて前記設定された出湯温度を維持する第２運転モードと、のいずれかのモードで運転することを特徴とする給湯システム。
前記ガス給湯器が使用されているとき、その旨通知する通知手段を有することを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
前記ヒートポンプは、複数台並列に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の給湯システム。