JP6286312B2 - Hot water storage system - Google Patents
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Description
本発明は、貯湯タンクに蓄えた水を燃料電池の排熱で昇温して給湯する貯湯システムに関する。 The present invention relates to a hot water storage system in which water stored in a hot water storage tank is heated by hot water exhausted to supply hot water.
家庭用の燃料電池は、都市ガスやプロパンガスを燃料として発電するので、ガスの供給が停止すると燃料電池は発電できなくなる。そのため、貯湯タンクに蓄えた水を燃料電池の排熱で昇温して給湯する貯湯システムでは、ガスの供給が停止すると、貯湯タンク内の水を燃料電池の排熱で昇温できなくなってしまう。 Household fuel cells generate electricity using city gas or propane gas as fuel, and the fuel cell cannot generate electricity when the gas supply is stopped. Therefore, in a hot water storage system in which the water stored in the hot water storage tank is heated with the exhaust heat of the fuel cell to supply hot water, if the gas supply is stopped, the water in the hot water storage tank cannot be heated with the exhaust heat of the fuel cell. .
貯湯システムは、貯湯タンク内の湯の温度が設定温度より低い場合に、出湯時に貯湯タンクから供給される湯をバックアップ熱源機で追い加熱する。このバックアップ熱源機に、ガス燃焼式の給湯器を利用した場合、ガスの供給が停止すると、バックアップ熱源機による加熱もできなくなる。 In the hot water storage system, when the temperature of the hot water in the hot water storage tank is lower than the set temperature, the hot water supplied from the hot water storage tank is heated by a backup heat source device when the hot water is discharged. When a gas-fired water heater is used for the backup heat source device, heating by the backup heat source device cannot be performed when the gas supply is stopped.
したがって、燃料電池の排熱で貯湯タンク内の水を昇温し、かつ、バックアップ熱源機としてガス燃焼式の給湯器を利用する貯湯システムでは、ガスの供給が停止すると、湯を作ることができなくなる。しかし、この状況下でも、ユーザが蛇口を開けば、貯湯タンク内の湯を利用することができる。 Therefore, in a hot water storage system that raises the temperature of the water in the hot water storage tank with the exhaust heat of the fuel cell and uses a gas combustion type hot water heater as a backup heat source, hot water can be made when the gas supply is stopped. Disappear. However, even in this situation, if the user opens the faucet, the hot water in the hot water storage tank can be used.
ところで、貯湯システムは、貯湯タンク内の湯の温度が設定温度より高い場合に、貯湯タンクからの湯と給水を混合器で混合してから後段のバックアップ熱源機に湯を送っている。混合器は、通常、電気駆動式なので、停電すると、混合比を調整できなくなる。 By the way, when the temperature of the hot water in the hot water storage tank is higher than the set temperature, the hot water storage system mixes the hot water and the feed water from the hot water storage tank with a mixer and then sends the hot water to the back-up heat source machine. Since the mixer is usually electrically driven, the mixing ratio cannot be adjusted in the event of a power failure.
そのため、ガス、電気が共に停まった状況下で、ユーザが蛇口を開くと、貯湯タンク内の湯に、停電時の混合比で給水を混合したものが蛇口から出てくる。したがって、停電時の混合比における給水の比率が高ければ、貯湯タンク内に熱い湯があっても、ぬるま湯あるいは、給水温度に近い水しか利用することができない。 Therefore, when the user opens the faucet with both gas and electricity stopped, the hot water in the hot water storage tank is mixed with the water supply at the mixing ratio at the time of power failure. Therefore, if the ratio of the water supply in the mixing ratio at the time of a power failure is high, even if hot water is in the hot water storage tank, only warm water or water close to the water supply temperature can be used.
このような、停電中に混合器の混合比を変更できなくなる不都合を解消するべく、特許文献1には、停電中は補助電源からの給電により混合器等を動かして設定温度の湯を作るようにした混合装置が開示されている。 In order to eliminate the inconvenience that the mixing ratio of the mixer cannot be changed during a power failure, Patent Document 1 describes that during the power failure, the mixer or the like is moved by power supply from an auxiliary power source to make hot water having a set temperature. A mixing device is disclosed.
特許文献1に開示の装置では、出湯している間、常に、バッテリーで混合器の制御を続けるので、バッテリーの消耗が激しい。 In the apparatus disclosed in Patent Document 1, since the mixer is always controlled by the battery while the hot water is being discharged, the battery is heavily consumed.
本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、ガス、電気が停まっている状況下で、バッテリーの消耗を抑えて、貯湯タンク内の湯を適温で出湯することのできる貯湯システムを提供することを目的としている。 The present invention is intended to solve the above-described problem, and in a situation where gas and electricity are stopped, a hot water storage system that can discharge hot water in a hot water storage tank at an appropriate temperature while suppressing battery consumption. The purpose is to provide.
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。 The gist of the present invention for achieving the object lies in the inventions of the following items.
[1]燃料電池の排熱を回収して昇温した湯水を蓄える貯湯タンクを備え、出湯に供される湯を前記貯湯タンクから得た湯と給水を混合器で混合して作る貯湯システムであって、
前記混合器の混合比を制御する制御部と、
ガスの供給停止および停電を検出する検出部と、
バッテリーと、
を有し、
前記制御部は、ガスの供給が停止しかつ停電のとき、前記バッテリーで前記混合器を駆動して、該混合器の混合比における前記貯湯タンクからの湯の割合が所定値以上になるように設定する
ことを特徴とする貯湯システム。
[1] A hot water storage system comprising a hot water storage tank for collecting hot water heated by recovering the exhaust heat of the fuel cell and mixing hot water obtained from the hot water storage tank with hot water obtained from the hot water storage tank using a mixer There,
A control unit for controlling the mixing ratio of the mixer;
A detection unit for detecting gas supply stoppage and power failure;
Battery,
Have
The control unit drives the mixer with the battery when the gas supply is stopped and a power failure occurs so that the ratio of hot water from the hot water storage tank in the mixing ratio of the mixer becomes a predetermined value or more. Hot water storage system characterized by setting.
上記発明では、ガスと電気の供給が停止したとき、バッテリーで混合器を駆動して、混合比を、貯湯タンクからの湯の割合が所定値以上になるように設定する。家庭には、湯と給水を混合可能な混合水栓が普及している。したがって、貯湯システムから、できるだけ熱い湯を出すようにしておけば、末端の混合水栓で給水を混ぜて所望の温度の湯を出すことができる。また、停電後に一度だけ混合器を駆動すればよいので、バッテリーの消耗は少ない。 In the above invention, when the supply of gas and electricity is stopped, the mixer is driven by the battery, and the mixing ratio is set so that the ratio of hot water from the hot water storage tank becomes a predetermined value or more. Mixing taps that can mix hot water and water supply are popular in the home. Therefore, if hot water is discharged from the hot water storage system as much as possible, the hot water at a desired temperature can be discharged by mixing the feed water with the mixing tap at the end. Also, since the mixer only needs to be driven once after a power failure, battery consumption is low.
[2]前記所定値は100%である
ことを特徴とする[1]に記載の貯湯システム。
[2] The hot water storage system according to [1], wherein the predetermined value is 100%.
上記発明では、給水を混ぜることなく、貯湯タンクの湯がそのまま混合器から出るようになる。 In the said invention, the hot water of a hot water storage tank comes out of a mixer as it is, without mixing water supply.
本発明に係る貯湯システムによれば、ガス、電気が停まっている状況下で、バッテリーの消耗を抑えて、貯湯タンク内の湯を適温で出湯することが可能になる。 According to the hot water storage system according to the present invention, it is possible to discharge the hot water in the hot water storage tank at an appropriate temperature while suppressing the exhaustion of the battery in a state where gas and electricity are stopped.
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明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。
FIG. 1 shows a configuration of a bath hot
貯湯タンクユニット11は、給水管12から供給される給水を蓄える貯湯タンク13を備えている。貯湯タンク13は中空略円柱状のタンクであり、下部には給水口14が設けてあり、上部には出湯口15が設けてある。さらに貯湯タンク13の下部には取水口16が、上部には戻り口17が設けてある。
The hot water storage tank unit 11 includes a hot
貯湯タンク13は、たとえば、容量100リットル程度を有し、底から20リットルの水位の箇所に、その箇所の水温を検出する第1温度センサ18aが、底から40リットルの水位の箇所に、その箇所の水温を検出する第2温度センサ18bが、底から60リットルの水位の箇所に、その箇所の水温を検出する第3温度センサ18cが、底から80リットルの水位の箇所に、その箇所の水温を検出する湯切れ温度センサ18dが、さらに貯湯タンク13内のほぼ最上部に、その箇所の水温を検出するタンク上部温度センサ18eがそれぞれ設けてある。
The hot
排熱回収装置50は、熱源機4の内部などに設けられて熱源機4の排熱を回収する。排熱回収装置50は排熱回収熱交換器51と、排熱回収ポンプ52とを有する。貯湯タンク13と排熱回収装置50の排熱回収熱交換器51は、これらの間に貯湯タンク13の水を循環させる排熱回収循環経路が構成されるように熱回収配管53(53a、53b)で接続されている。詳細には、貯湯タンク13の取水口16には熱回収配管(低温)53aの一端が接続され、排熱回収熱交換器51の入り側に熱回収配管(低温)53aの他端が接続されている。排熱回収ポンプ52は、排熱回収熱交換器51の入り側近傍の熱回収配管(低温)53aに介挿されており、排熱回収ポンプ52は熱回収配管(低温)53a内の水を貯湯タンク13の取水口16側から排熱回収熱交換器51の入り側に向けて送水する。
The exhaust
排熱回収熱交換器51の出側には熱回収配管(高温)53bが接続され、熱回収配管(高温)53bの他端は、貯湯タンクユニット11内の第1三方弁21の第1接続口21aに接続されている。
A heat recovery pipe (high temperature) 53 b is connected to the outlet side of the exhaust heat
第1三方弁21は、前述の第1接続口21aと、第2接続口21bと第3接続口21cとを備え、第1接続口21aと第2接続口21bとを接続し第3接続口21cを閉鎖するA方向と、第1接続口21aと第3接続口21cとを接続し第2接続口21bを閉鎖するB方向とに接続状態を切り替え可能に構成されている。なお、第1三方弁21は第1接続口21aから流入する水の温度が所定温度以上ならばA方向となり、所定温度未満ならばB方向に切り替わるように制御部20により制御される。
The first three-
第1三方弁21の第2接続口21bは貯湯タンク13の戻り口17に配管されている。第1三方弁21の第3接続口21cにはバイパス管54の一端が接続され、バイパス管54の他端は貯湯タンクユニット11内で熱回収配管(低温)53aに合流している。
The
第1三方弁21の第1接続口21a近傍の熱回収配管(高温)53bには熱回収配管高温側温度センサ22aが設けてあり、貯湯タンク13の取水口16からバイパス管54との合流箇所までの間の熱回収配管(低温)53aに熱回収配管低温側温度センサ22bが設けてある。
A heat recovery pipe high temperature
貯湯タンクユニット11は、貯湯タンク13の出湯口15からの湯と、風呂給湯器70からの湯と、給水とを混合する混合器23を備えている。この混合器23は、実際には、貯湯タンク13の出湯口15からの湯の混合量を調整する第1混合器23aと、風呂給湯器70からの湯の混合量を調整する第2混合器23bと、給水管12からの給水の混合量を調整する第3混合器23cとを有して構成される。第1混合器23a、第2混合器23b、第3混合器23cはそれぞれ電動のギアモータで弁を開閉する構造を有する。
The hot water storage tank unit 11 includes a
第1混合器23aの入り側は貯湯タンク13の出湯口15に配管で接続されており、この配管の途中には、過圧逃がし弁24、吸気弁25、タンク出口温度センサ26が設けてある。第2混合器23bの入り側は風呂給湯器70の給湯接続口に接続配管(高温)61で接続されている。接続配管(高温)61のうち貯湯タンクユニット11内の所定箇所には接続配管(高温)61内の水温を検出する接続配管高温側温度センサ28が設けてある。第3混合器23cの入り側には給水管12が接続されている。
The inlet side of the
第1混合器23aの出側と第2混合器23bの出側は合流し、給湯高温温度センサ29の設けられた配管を経た後、第3混合器23cの出側からの配管と合流して混合器23の出口に通じている。混合器23の出口には給湯配管31が接続されている。混合器23の出口近傍の給湯配管31には出湯温度センサ32およびハイカット温度センサ33が設けてある。貯湯タンクユニット11の外部で給湯配管31の先には、貯湯タンクユニット11からの湯と給水とを任意の混合比で混合して出すことのできる混合水栓8などが取り付けられる。混合水栓8は、一般家庭において、風呂、台所、洗面台などに取り付ける水栓として広く普及している。
The outlet side of the
貯湯タンクユニット11内部の給水管12には流量センサ34、給水温度センサ35、減圧弁36が設けられている。給水管12は、これらの下流で3つに分岐し、その1つは逆止弁37aを介して第3混合器23cの入り側に接続され、他の1つは逆止弁37bを介して貯湯タンク13の給水口14に接続され、他の1つは逆止弁37cを介して第2三方弁38の第2接続口38bに接続されている。
The
第2三方弁38は、第1接続口38aと第2接続口38bと第3接続口38cとを備え、第1接続口38aと第2接続口38bとを接続し第3接続口38cを閉鎖したC方向と、第1接続口38aと第3接続口38cとを接続し第2接続口38bを閉鎖したD方向とに接続状態を切り替え可能になっている。第3接続口38cには、ハイカット温度センサ33の下流側で給湯配管31から分岐した配管31bが接続されている。この配管31bの途中には逆止弁39が設けてある。第2三方弁38の第1接続口38aは風呂給湯器70の給水接続口に接続配管(低温)62を通じて接続されている。
The second three-
さらに貯湯タンクユニット11の取水口16には所定の排水箇所に通じる排水管41が接続されており、排水管41の途中にはこの管路を開閉する排水栓42が設けてある。
Further, a
貯湯タンクユニット11は、当該貯湯タンクユニット11の動作を統括制御する制御部20を備えている。制御部20はCPU(Central Processing Unit)と、該CPUが実行するプログラムや固定データなどが記憶されたフラッシュROM(Read Only Memory)と、CPUがプログラムを実行する際に各種情報を一時記憶するRAM(Random Access Memory)、各種の信号を入出力するI/F(Interface)部などを主要部とする回路で構成されている。制御部20には、貯湯タンクユニット11の各種センサからの検出信号が入力されている。また制御部20からは各弁やその他の制御対象に対して制御信号が出力される。制御部20はさらに熱源機4や風呂給湯器70と各種の情報や指令を授受するようになっている。
The hot water storage tank unit 11 includes a
制御部20は、ガスの供給停止、および停電を検出する機能を備える。ガスの供給停止を検出する方法、停電を検出する方法は任意でよい。ガスの供給停止は、貯湯タンクユニット11で検出するほか、燃料電池4や風呂給湯器70からガスの供給停止に関する情報を取得してもよい。
The
また、貯湯タンクユニット11は停電に備えて、図示省略のバッテリーを備えている。バッテリーは、商用電源、燃料電池4のいずれも電力の供給が停止したときに使用される。ここでは、商用電源、燃料電池4のいずれからも電力の供給が停止した状態を停電としている。貯湯タンクユニット11は、商用電源からの電力供給が停電しても燃料電池4が発電しているときは、バッテリーを使用せず、燃料電池4から電力の供給を受ける。
The hot water storage tank unit 11 includes a battery (not shown) in preparation for a power failure. The battery is used when power supply to both the commercial power source and the
次に、バックアップ熱源機としての風呂給湯器70の構成例を説明する。風呂給湯器70は接続配管(低温)62が接続された給水接続口から流入する水を加熱して出湯する機能、風呂(浴槽)2へ注湯(湯張り)する機能、浴槽内の湯水を追い焚きする機能、暖房用放熱器3に加熱した熱媒体流体を流して暖房する機能などを備えたガス燃焼式の風呂給湯器である。なお、図2では暖房機能に係る部分は省略してある。
Next, a configuration example of the
風呂給湯器70は、第1熱交換水管72aと第2熱交換水管72bとが通る一缶二水路型の熱交換器72と、この熱交換器72を加熱するバーナ73を備える。バーナ73にはガス供給管73aが接続され、このガス供給管73aの途中には、ガスの供給/遮断を切り替えるガス弁や供給ガス量を調整する比例弁などが設けてある。
The
第1熱交換水管72aの入り側は入水管74により給水接続口に接続され、第1熱交換水管72aの出側は出湯管75により給湯接続口に接続されている。また、第2熱交換水管72bの入り側には風呂(浴槽)2へ通じる風呂戻り管76が、第2熱交換水管72bの出側には同じく風呂(浴槽)2へ通じる風呂往き管77がそれぞれ接続されている。
The inlet side of the first heat
出湯管75と風呂戻り管76とは、連結管78によって接続されており、該連結管78の途中には、連結管78の閉鎖/開通を切り替える注湯電磁弁79が設けてある。また、連結管78の接続箇所より上流側の出湯管75の途中には、略閉鎖状態から全開状態まで開度を調整可能な水量サーボ81が出湯水量を調整するために設けてある。水量サーボ81の下流側には、出湯温度を検出する出湯温度センサ82が設けてある。
The hot
さらに、入水管74から分岐し、水量サーボ81より第1熱交換水管72a側の所定箇所で出湯管75に合流・接続されたバイパス管83を備え、このバイパス管83の途中に、略閉鎖から全開まで開度を調整可能なバイパス調整弁84を備えている。第1熱交換水管72aからの湯とバイパス管83を経由した水とを混合して設定温度の湯になるようにバイパス調整弁84が調整される。バイパス管83の分岐箇所より上流側の入水管74には、入水管74内の流量を検出する流量センサ85および入水温度を検知する入水温度センサ86が設けてある。
Furthermore, a
風呂戻り管76の途中には、風呂(浴槽)2内の水を、追い焚き循環経路(風呂戻り管76、第2熱交換水管72b、風呂往き管77)を通じて循環させるための風呂循環ポンプ87が設けてある。風呂戻り管76に設けた流水スイッチ88は、風呂循環ポンプ87を作動させたとき、追い焚き循環経路に実際に水が循環しているか否かを検出する。
In the middle of the
このほか、風呂戻り管76および風呂往き管77には、それぞれ管内の温度を検出する風呂往き温度センサ89a、風呂戻り温度センサ89bが設けてある。
In addition, the
制御部91は、CPUと、該CPUが実行するプログラムや固定データなどが記憶されたフラッシュROMと、CPUがプログラムを実行する際に各種情報を一時記憶するRAMなどを主要部とする回路で構成されている。制御部91には、風呂給湯器70が有する各種センサ、弁、風呂循環ポンプ87などが接続されている。
The
通常は、制御部91に配線を介してリモコン92が直接接続されるが、ここでは、風呂給湯器70を貯湯タンクユニット11側の制御部20の制御下で動作させるために、制御部91を配線を介して制御部20に接続し、制御部20に配線を介してリモコン(貯湯タンクユニット11側と風呂給湯器70の共通のリモコン)92が接続されている。リモコン92は、給湯設定温度や風呂設定温度の指定、湯張り動作や追い焚き動作の開始・終了指示、電源のオン/オフなど各種の操作をユーザから受けるスイッチ類、および動作状態や設定温度などを表示する表示部などで構成される。
Normally, the
風呂給湯器70の制御部91は、給湯接続口から接続配管(高温)61へ出湯する給湯動作では、貯湯タンクユニット11側の制御部20から指示された温度の湯が接続配管(高温)61へ出湯されるようにバーナ73の燃焼量やバイパス調整弁84の開度などを制御する。
In the hot water supply operation in which the
風呂(浴槽)2へ注湯(湯張り)する動作では、注湯電磁弁79を開けてバーナ73を燃焼させた状態で水量サーボ81の開度を調整することにより、給水接続口から流入する湯水が熱交換器72の第1熱交換水管72aを通って加熱され、さらに出湯管75から連結管78、風呂戻り管76および風呂往き管77の双方(もしくは一方)を通じて風呂(浴槽)2へ流れ込む(この経路を注湯回路とする)。この際、リモコン92でユーザが設定した風呂設定温度の湯が注湯されるようにバーナ73の燃焼量やバイパス調整弁84の開度などを制御する。なお、貯湯タンクユニット11側から接続配管(低温)62を通じて供給された湯が既に風呂設定温度に達しており風呂給湯器70で追加の加熱が不要な場合は、バーナ73を燃焼させずに注湯動作を行う。風呂給湯器70は風呂(浴槽)2内の水位をチェックし、設定水位に達すると注湯動作は終了する。
In the operation of pouring (hot water) into the bath (tub) 2, the opening of the
追い焚き動作では、注湯電磁弁79を閉鎖し、風呂循環ポンプ87を作動させた状態でバーナ73を燃焼させる。これにより風呂(浴槽)2内の湯水が風呂戻り管76を通じて風呂給湯器70に取り込まれ熱交換器72の第2熱交換水管72bを通る間に加熱され、加熱後の湯水が風呂往き管77を通じて風呂(浴槽)2へ戻される。
In the reheating operation, the hot
次に、風呂給湯システム10の各種動作について説明する。
Next, various operations of the bath hot
<排熱回収動作>
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。
<Exhaust heat recovery operation>
FIG. 3 shows the flow of hot water in the exhaust heat recovery operation, and the flow path of hot water in the exhaust heat recovery operation is indicated by a bold line. In the exhaust heat recovery operation for recovering the exhaust heat of the
給水は貯湯タンク13の下部の給水口14から供給され、排熱回収動作で加熱された湯は貯湯タンク13の上部に戻されるので、貯湯タンク13内には下部が低温で上部が高温となるような温度勾配が形成される。そして排熱回収動作を続けることで上部に溜まる高温の湯量が次第に増加する。
The hot water is supplied from the
<給湯動作>
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。
<Hot-water supply operation>
The hot water storage tank unit 11 may be installed near the
給湯は以下の3つの制御モードのいずれかで行われる。 Hot water is supplied in one of the following three control modes.
(1)第1モード(タンク出湯)
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。
(1) First mode (tank hot water)
The first mode is a hot water supply operation in the case where the hot
詳細には、混合器23の第2混合器23bは閉じ、第1混合器23aと第3混合器23cの開度を調整して、出湯温度センサ32によって検出される混合器23の出側の湯の温度が給湯設定温度になるように制御する。ここでは、たとえば、貯湯タンク13に設けた湯切れ温度センサ18dの検出温度が、給湯設定温度(実際には、給湯配管などでの温度低下を考慮してたとえば給湯設定温度+1℃とする)以上の場合は第1モードでの給湯を行う。
Specifically, the
(2)第2モード(給湯器出湯モード)
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。
(2) Second mode (hot water supply hot water mode)
The second mode is a hot water supply operation when there is no hot water available in the hot
詳細には、第2三方弁38をC方向に設定し、風呂給湯器70に給水を供給する。また、混合器23の第1混合器23aは閉じ、第2混合器23bと第3混合器23cの開度を調整して、出湯温度センサ32によって検出される混合器23の出側の湯の温度が給湯設定温度になるように制御する。
Specifically, the second three-
なお、制御部20は、風呂給湯器70の出湯温度が給湯設定温度より十分高くなるように風呂給湯器70に対して出湯温度を指示する。これにより、給水と混ぜて給湯設定温度を得るために必要な風呂給湯器70からの湯の量が少なくなり、接続配管(低温)62、風呂給湯器70および接続配管(高温)61を経由することにより生じる圧損を小さく抑えることができる。たとえば、給湯設定温度が40℃ならば風呂給湯器70から55℃の湯をもらう。また給湯設定温度が60℃ならば風呂給湯器70から75℃の湯をもらう、というようにする。
Note that the
(3)第3モード(後混合出湯モード)
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。
(3) Third mode (post-mixing hot water mode)
The third mode is a hot water supply operation in the case where heat is stored in the hot
第3モードでは、給水を風呂給湯器70で加熱した湯と貯湯タンク13からの湯と給水とを混合して給湯設定温度の湯を作る。詳細には、第2三方弁38をC方向とし、給水を風呂給湯器70で加熱して作った湯と、給水と、貯湯タンク13からの湯とを混合器23で混合して給湯設定温度の湯を作り、給湯する。貯湯タンク13内の湯の温度が低くても、風呂給湯器70からもらった高温の湯と混ぜて使うことにより、貯湯タンク13に貯めた蓄熱をより使い切ることができるため、第1、第2モードのみで制御する場合よりも省エネ性が増す。
In the third mode, the hot water heated by the
なお、制御部20は第1モードを優先選択し、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給湯設定温度より所定温度(たとえば、10℃)以上低くない湯を貯湯タンク13から供給可能な場合は第3モードを選択し、第3モードを選択できない場合に第2モードを選択する。
The
<注湯動作>
図7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。
<Pouring operation>
FIG. 7 shows the flow of hot water in the pouring operation. In the figure, the path through which hot water flows is indicated by a bold line. In the pouring operation, the hot water on the outlet side of the
具体的には、貯湯タンク13に蓄熱がある状態で注湯(湯張り)する場合には、第2三方弁38をD方向とし、混合器23で貯湯タンク13からの湯と給水とを混合してつくった風呂設定温度の湯を風呂給湯器70に送り、風呂給湯器70の注湯回路により湯張りする。貯湯タンクユニット11の制御部20は風呂給湯器70に対してバーナ73の燃焼オフのまま注湯電磁弁79を開くように指示する。貯湯タンクユニット11が有する混合器23の出側からの湯は、接続配管(低温)62から風呂給湯器70の注湯回路、すなわち、風呂給湯器70内の入水管74、第1熱交換水管72a、注湯電磁弁79、連結管78を経由した後、風呂往き管77と風呂戻り管76の双方もしくは一方、を通って風呂(浴槽)2へ流出し注湯される。
Specifically, when pouring (hot water filling) with hot water stored in the hot
貯湯タンク13に蓄熱がない場合の注湯は、第2三方弁38をD方向とし、貯湯タンク13内の風呂設定温度よりも低い温度の湯、または給水、またはそれらを混合した風呂設定温度よりも低い温度の湯を風呂給湯器70に送り、風呂給湯器70において風呂設定温度まで加熱し、風呂給湯器70内の注湯回路を通じて注湯する。
When the hot
なお、水位の検知や追い焚きなど全自動風呂に用いる機能は、全て風呂給湯器70の有する機能をそのまま使用する。
It should be noted that all the functions used for the fully automatic bath such as detection of water level and reheating use the functions of the
このように、第2三方弁38をD方向に切り替えて混合器23の出側からの湯を風呂給湯器70に供給するので、貯湯タンク内の湯を活用して注湯することができる。
Thus, since the hot water from the outlet side of the
<ガス、電気の供給が停止した場合の動作>
図8は、ガスと電気の供給が停止した場合に、適温の湯を出湯可能にするために行う動作を示している。
<Operation when supply of gas and electricity is stopped>
FIG. 8 shows an operation performed to enable hot water having a proper temperature to be discharged when the supply of gas and electricity is stopped.
制御部20は、ガスの供給が停止しかつ停電の状態であるか否かを監視する(ステップS101)。ガスの供給が停止かつ停電の状態になったら、バッテリーから供給される電力で混合器23を駆動して、混合比が貯湯タンク13からの湯が100%になるように混合器23を設定する(ステップS102)。なお、その後は、少なくともガスの供給と停電が続いている間、混合器23の混合比は変更しない。
The
図9は、ガス、電気の供給停止中に給湯する動作での湯水の流れを示している。該動作では、混合器23は、貯湯タンク13からの湯のみを給湯配管31へ送り出す。
FIG. 9 shows the flow of hot water in the operation of supplying hot water while the supply of gas and electricity is stopped. In the operation, the
詳細には、混合器23の第2混合器23b、第3混合器23cは全閉し、第1混合器23aは全開にする。利用者が、給湯配管31の先に設けられた混合水栓8を開くと、貯湯タンク13の給水口14へ給水管12から給水が補給される圧力で貯湯タンク13の出湯口15から湯が出る。貯湯タンク13の上部には熱い湯が溜まるので、この熱い湯が貯湯タンク13から流出する。
Specifically, the
貯湯タンク13の出湯口15から出た湯は、混合器23で給水が混合されることなく、混合器23を通過し、給湯配管31を経由して、該給湯配管31の先に設けられた混合水栓8から流出する。利用者は、混合水栓8で貯湯タンクユニット11からの湯に適宜給水を混合させて、希望の温度(給湯配管31から供給される湯の温度以下の温度)の湯を作ることができる。
The hot water discharged from the
このように、ガスと電気の供給が停まったときに、混合器23の混合比を貯湯タンク13からの湯が100%になるように設定すれば、貯湯タンクユニット11は貯湯タンク13に溜まっている湯の温度を下げずに湯を末端の混合水栓8に向けて送りだすことができる。末端の混合水栓8で湯温を下げることができるので、貯湯タンクユニット11からできるだけ高い温度の湯を送り出すことで、その温度以下の任意の温度の湯を作って混合水栓8から出すことが可能になる。
In this way, when the supply of gas and electricity stops, the hot water storage tank unit 11 is accumulated in the hot
また、混合器23の混合比は、ガスと電気の供給が停まったときに最初に一度だけ変更すれば、その後は混合器23の混合比を変更しなくてよいので、混合比の変更に係る電力消費を少なく抑えることができる。
Moreover, if the mixing ratio of the
なお、混合器23を駆動する回路は、たとえば、図10に示すような回路で構成されてもよい。図10に示す混合器23は、所定の機械部品をステッピングモータ101で変位させることで混合比(開度)が変化する。
In addition, the circuit which drives the
図10に示す回路は、AC100Vが供給されている通常状態において混合器23のステッピングモータ101の駆動を制御する制御部20と、AC100Vの供給が停止したことを検出する検出回路103と、この検出回路103がAC100Vの供給停止を検出したときに、バッテリ104から供給される電力でステッピングモータ101を駆動する緊急駆動回路105を備えている。検出回路103には、たとえば。通電がオフのときに接点がクローズする、ノーマルクローズタイプのリレーを使用する。
The circuit shown in FIG. 10 includes a
ステッピングモータ101には、駆動用の4本(又は4本以上)の電力線と3本の信号線(全開、全閉、com)が接続される。詳細には、制御部20のCPUから全ての電力線と3本の信号線が接続されている。一方、緊急駆動回路105からは全ての電力線と、全開の信号線が接続されている。
The stepping
混合器23のステッピングモータ101は、駆動用の4本の電力線に対応するコイル(アースは信号線のcom使用)のうち、現在位置に対応するコイルに対して開方向にあるコイルに1パルス通電されると開方向に動き、現在位置に対応するコイルに対して閉方向にあるコイルに1パルス通電されると閉方向に動く。現在位置に対応するコイルを1番コイルとし、これに対して開方向にあるコイルを2番コイル、以下3番コイル、4番コイルとすると、ステッピングモータ101は、現在位置(1番コイル位置)から、2番コイルパルス通電→3番コイルパルス通電→4番コイルパルス通電→1番コイルパルス通電→2番コイルパルス通電のごとく、隣位置に対応する4本の電力線に駆動用の電力(パルス)が送られるたびに隣の位置にまで動き、これに対応して所定量ずつ混合器23の混合比を全開方向へ変化させることができる。全開位置に達すると全開信号を発し、脱調防止のため通電の停止が行われる。逆に、現在位置(1番コイル位置)から、4番コイルパルス通電→3番コイルパルス通電→2番コイルパルス通電→1番コイルパルス通電→4番コイルパルス通電のごとく、隣位置に対応する4本の電力線にパルスが送られるたびに隣の位置にまで動き、これに対応して所定量ずつ混合器23の混合比を全閉方向へ変化させることができる。全閉位置に達すると全閉信号を発し、脱調防止のため通電の停止が行われる。
The stepping
AC100Vが供給されている通常状態では、制御部20のCPUは、全閉信号あるいは全開信号がオンになってからどの程度、駆動用の電力(パルス数)を電力線経由で送ったかを計算で求めて、現在の混合器23の開度を認識する。たとえば、全閉位置から全開方向で与えたパルス数から全閉方向で与えたパルス数を減算して得たパルス数から、現在の混合比(開度)を算出する。
In the normal state in which AC100V is supplied, the CPU of the
混合器23を、目標とする途中の開度に変化させるためには、現在の開度と目標開度とから全開方向あるいは全閉方向に何パルスを発生させるかを演算し、その演算結果が示す数のパルスをステッピングモータ101に与える必要がある。AC100Vの供給が停止すると、CPUで計算されている現在の開度を示す情報が失われるので、上記の演算ができなくなり、目標とする途中の開度に混合器23を制御できなくなる。
In order to change the
しかし、図8に示すように、ガス供給が遮断しかつ停電になった場合は混合器23を全開の状態にすればよい。そこで、緊急駆動回路105は、AC100Vの供給が停止した場合に、たとえ混合器23の現在の開度が全閉であっても必ず全開にすることのできる所定数のパルスを、現在の開度に係らず一律にステッピングモータ101に与える。具体的には、全閉から全開にするために必要なパルス数以上の所定数のパルスを、全開方向でステッピングモータ101に出力する。
However, as shown in FIG. 8, when the gas supply is interrupted and a power failure occurs, the
これにより、CPUのような演算機能や現在の開度を記憶する機能を備えることなく、かつ、ステッピングモータ101からもたらされる信号線を接続することなく、停電に伴って混合器23の開度を、全開の状態に、すなわち、貯湯タンク13からの湯が100%になるように設定できる。
Thus, the opening degree of the
なお、たとえば、現在の開度が途中の開度であったり、略全開であったりする場合には、停電に伴い緊急駆動回路105から過剰なパルス数がステッピングモータ101に与えられる。この余分なパルスによりステッピングモータ101は脱調状態になるものの、AC100Vの通電再開時に、脱調状態から正常状態にもどすシーケンスをCPUが実行するようにしてあるので、問題は生じない。脱調状態から正常状態にもどすシーケンスとしては、たとえば、一度全閉方向にステッピングモータ101を駆動し続け、全閉位置に達したことを示す全閉信号を受けた時に現在位置をイニシャライズすることで現在開度の把握を行うといった制御がある。このシーケンスを行うことでステッピングモータ101を脱調状態から正常状態にもどす。
For example, when the current opening is an intermediate opening or is substantially fully open, an excessive number of pulses is given to the stepping
また、検出回路103は、停電から所定時間経過後に緊急駆動回路105に停電を通知する(緊急駆動回路105を駆動する)ようになっている。たとえば、通電が切れてから所定時間(数秒)の経過後に接点がメークするリレーを、検出回路103として使用する。これにより、瞬間的な停電等の現象で緊急駆動回路105が動作しないようにしている。
Further, the
以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は実施の形態に示したものに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。 The embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to that shown in the embodiment, and there are changes and additions within the scope of the present invention. Are also included in the present invention.
本発明の貯湯システムは、風呂給湯システムのうちの貯湯タンクユニット11を備えれば、排熱回収装置50や風呂給湯器70、燃料電池4は含まれても含まれなくてもよく、たとえば、排熱回収装置50は燃料電池4に含まれる構成でもよいし、風呂給湯器70は既存のものを使用してもよい。
As long as the hot water storage system of the present invention includes the hot water storage tank unit 11 of the bath hot water system, the exhaust
貯湯タンクユニット11の構成は実施の形態に例示したものに限定されない。たとえば、実施の形態では、風呂給湯器70からの湯を混合器23に戻して混合可能な構成であったが、混合器23では、貯湯タンク13からの湯と給水とを混合して風呂給湯器70に供給し、風呂給湯器70からの湯はそのまま給湯栓へ供給するような構成であってもかまわない。
The configuration of the hot water storage tank unit 11 is not limited to that illustrated in the embodiment. For example, in the embodiment, the hot water from the
ガスと電気の供給が停まったときに、混合器23の混合比を貯湯タンク13からの湯が100%になるように設定したが、混合比はこれに限定されない。たとえば、貯湯タンク13内の湯温が、たとえば、80℃の場合、貯湯タンクユニット11からの出湯温度が60℃程度に低下するような混合比に設定してもよい。
When the supply of gas and electricity stops, the mixing ratio of the
実施の形態では、商用電源、燃料電池4のいずれからも電力の供給が停止した状態を停電としたが、貯湯タンクユニット11が燃料電池4から電力の供給を受けない場合は、商用電源からの電力供給停止をもって停電とすればよい。
In the embodiment, the state where the supply of power from both the commercial power source and the
また、ガスの供給停止かつ停電となった場合にユーザに操作してもらうボタンをリモコン92等に設け、該ボタンが押下された場合にガスと電気の供給が停止したことを貯湯タンクユニット11が認識するようにしてもよい。
The hot water storage tank unit 11 provides a button on the
2…風呂(浴槽)
3…暖房用放熱器
8…混合水栓
4…熱源機(燃料電池)
10…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1三方弁の第1接続口
21b…第1三方弁の第2接続口
21c…第1三方弁の第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2三方弁の第1接続口
38b…第2三方弁の第2接続口
38c…第2三方弁の第3接続口
39…逆止弁
41…排水管
42…排水栓
43…第3三方弁
43a…第3三方弁の第1接続口
43b…第3三方弁の第2接続口
43c…第3三方弁の第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)
101…ステッピングモータ
103…検出回路
104…バッテリ
105…緊急駆動回路
2 ... Bath (tub)
3 ...
DESCRIPTION OF
53b ... Heat recovery piping (high temperature)
54 ...
62 ... Connection piping (low temperature)
70 ...
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記混合器の混合比を制御する制御部と、
ガスの供給停止および停電を検出する検出部と、
バッテリーと、
を有し、
前記制御部は、ガスの供給が停止しかつ停電のとき、前記バッテリーで前記混合器を駆動して、該混合器の混合比における前記貯湯タンクからの湯の割合が所定値以上になるように設定する
ことを特徴とする貯湯システム。 A hot water storage system comprising a hot water storage tank for collecting hot water heated by recovering exhaust heat of the fuel cell, and mixing hot water obtained from the hot water storage tank with hot water supplied from the hot water storage tank, using a mixer,
A control unit for controlling the mixing ratio of the mixer;
A detection unit for detecting gas supply stoppage and power failure;
Battery,
Have
The control unit drives the mixer with the battery when the gas supply is stopped and a power failure occurs so that the ratio of hot water from the hot water storage tank in the mixing ratio of the mixer becomes a predetermined value or more. Hot water storage system characterized by setting.
ことを特徴とする請求項1に記載の貯湯システム。 The hot water storage system according to claim 1, wherein the predetermined value is 100%.
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