JP6861549B2 - 給湯システム - Google Patents

Description

本発明は、給湯システムに関する。

従来、給湯システムとして、熱源装置、及び当該熱源装置で発生した熱を温水として貯える貯湯タンクを有する熱源ユニットと、熱源ユニットと供給先との間に設けられ、貯湯タンクから供給される温水及び給水源から供給される水のうち少なくとも一方が、熱源ユニットから供給先に流れる供給路と、供給路に設けられ、供給路を流れる温水又は水を加熱する加熱装置を有する加熱ユニットと、を備える給湯システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。従来の給湯システムでは、外気の温度が低い場合、供給路が凍結するのを防止するべく、供給路をヒータによって温めている。

特開平７−３２４８０９号公報

従来の給湯システムでは、ヒータによる凍結予防が行われると、その分だけ電力が消費されてしまう。

上記状況に鑑み、凍結予防による電力消費量を削減可能な給湯システムが要望されている。

本発明の特徴は、
熱源装置、及び当該熱源装置で発生した熱を温水として貯える貯湯タンクを有する熱源ユニットと、
前記熱源ユニットと供給先との間に設けられ、前記貯湯タンクから供給される温水及び給水源から供給される水のうち少なくとも一方が、前記熱源ユニットから前記供給先に流れる供給路と、
前記供給路に設けられ、前記供給路を流れる温水又は水を加熱する加熱装置を有する加熱ユニットと、を備える給湯システムであって、
前記熱源ユニットを制御する制御部を備え、
前記制御部は、測定対象温度が下限温度以下になると、水の凍結発生条件が満たされたと判定し、前記水の凍結発生条件を満たすと、常に、前記貯湯タンク内の温水を前記供給路を経由して前記供給先に供給する凍結予防運転を行うことにある。

本特徴構成によれば、測定対象温度が水の凍結発生条件を満たすと、貯湯タンク内の温水が供給路を流れる。これにより、供給路が温水によって温められるため、供給路を温めるためのヒータが不要になる。すなわち、本特徴構成によれば、凍結予防による電力消費量を削減可能な給湯システムを実現することができる。また、測定対象温度が下限温度以下になれば、貯湯タンク内の温水が供給路を自動的に流れるため、測定対象温度が下限温度以下になった場合に、貯湯タンク内の温水を供給路に確実に流すことができる。
また、本発明の特徴は、
熱源装置、及び当該熱源装置で発生した熱を温水として貯える貯湯タンクを有する熱源ユニットと、
前記熱源ユニットと供給先との間に設けられ、前記貯湯タンクから供給される温水及び給水源から供給される水のうち少なくとも一方が、前記熱源ユニットから前記供給先に流れる供給路と、
前記供給路に設けられ、前記供給路を流れる温水又は水を加熱する加熱装置を有する加熱ユニットと、を備える給湯システムであって、
前記熱源ユニットを制御する制御部を備え、
前記制御部は、測定対象温度が水の凍結発生条件を満たすと、前記貯湯タンク内の温水を前記供給路を経由して前記供給先に供給する凍結予防運転を、設定時間だけ行い、
前記制御部は、前記凍結予防運転を終了した後、前記測定対象温度が基準温度以上になっていなければ、前記凍結予防運転を再度行うことにある。
本特徴構成によれば、測定対象温度が水の凍結発生条件を満たすと、貯湯タンク内の温水が供給路を流れる。これにより、供給路が温水によって温められるため、供給路を温めるためのヒータが不要になる。すなわち、本特徴構成によれば、凍結予防による電力消費量を削減可能な給湯システムを実現することができる。
本特徴構成によれば、凍結予防運転において、設定時間に対応する一定量の温水を確実に供給することができる。
本特徴構成によれば、凍結予防運転が行われたにもかかわらず、依然として凍結の虞がある場合は、再度、凍結予防運転が行われる。これにより、凍結の発生を確実に予防することができる。

さらに、本発明において、
前記測定対象温度は、外気の温度、前記給水源から供給される水の温度、前記供給路の温度、及び前記供給路内の水の温度のうち少なくとも何れか一つであると好適である。

本特徴構成によれば、外気の温度、給水源から供給される水の温度、供給路の温度、及び供給路内に存在する水の温度は、水の凍結発生と相関があり、これらのうち少なくとも何れか一つを測定対象温度とすることにより、水の凍結発生を高い精度で判定することができる。

さらに、本発明において、
前記凍結予防運転において、前記貯湯タンクから供給される温水と前記給水源から供給される水とが混合されて、目標温度の温水が前記熱源ユニットから前記供給路に供給されると好適である。

本特徴構成によれば、貯湯タンク内の温水の使用量を必要最小限に抑えると共に、供給路に供給される温水を適切な温度に管理することができる。

さらに、本発明において、
前記供給先は、浴槽であると好適である。

通常、供給先が浴槽である場合、温水を浴槽に供給するか否かを切り替えるべく、供給路に自動制御弁が設けられている。本特徴構成によれば、自動制御弁を利用することにより、凍結予防運転に係る制御システムを構築し易い。

さらに、本発明において、
前記制御部は、前記測定対象温度が下限温度以下になると、前記水の凍結発生条件が満たされたと判定し、
前記基準温度は、前記下限温度よりも高い温度であると好適である。

本特徴構成によれば、基準温度が下限温度に対して余裕があるため、凍結予防運転終了後直ちに測定対象温度が下限温度以下になって凍結予防運転が頻繁に行われる事態を回避することができる。

給湯システムを示す図である。 凍結予防運転に係る制御フローを示す図である。

本発明を実施するための形態について、図面に基づき説明する。

図１に示すように、給湯システムは、熱源ユニット１と、浴槽２（本発明に係る「供給先」に相当）と、供給路３と、加熱ユニット４と、制御部５と、を備えている。熱源ユニット１は、熱源装置６と、熱交換器７と、貯湯タンク８と、を備えている。

熱源装置６は、例えば、固体酸化物形燃料電池であり、燃料ガス中の水素等と酸素ガスとを電解質を介して化学反応させることにより発電を行う。熱交換器７は、熱源装置６で発生した熱（排熱）を回収して温水を作り出す。

貯湯タンク８は、熱源装置６で発生した熱を温水として貯える。貯湯タンク８内の温水を出湯する出湯路９が設けられている。給水源（図示省略）から貯湯タンク８に給水する給水路１０が設けられている。給水路１０から分岐する分水路１１が設けられている。

熱交換器７と貯湯タンク８との間には、排熱を回収する排熱回収路１２が設けられている。排熱回収路１２のうち熱交換器７よりも上流側には、ポンプＰが設けられている。

供給路３は、熱源ユニット１と浴槽２との間に設けられ、貯湯タンク８から供給される温水及び前記給水源から供給される水が、熱源ユニット１から浴槽２に流れる。供給路３の上流側端部には、出湯路９の下流側端部及び分水路１１の下流側端部が混合弁Ｖ１を介して接続されている。混合弁Ｖ１は、貯湯タンク８から供給される温水と前記給水源から供給される水との混合比を調整可能である。

加熱ユニット４は、供給路３に設けられている。加熱ユニット４は、供給路３を流れる温水又は水を加熱する加熱装置１３を備えている。加熱装置１３は、燃焼器１４と、燃焼器１４を覆うケーシング１５と、燃焼器１４に空気を供給するブロワ１６と、燃焼器１４にガスを供給するガス供給路１７と、を備えている。

熱源ユニット１の内部において、供給路３のうち混合弁Ｖ１の出口近傍には、温度センサＴ１が設けられている。温度センサＴ１は、供給路３内の温水又は水の温度を検出する。加熱ユニット４の内部において、供給路３のうち加熱装置１３よりも下流側には、温度センサＴ２及び供給弁Ｖ２が、上流側からこの順で設けられている。温度センサＴ２は、測定対象の温度（測定対象温度）ｔを検出する。測定対象は、供給路３の温度であってもよいし、あるいは、供給路３内の水の温度であってもよい。すなわち、供給路３の温度及び供給路３内の水の温度は、夫々、本発明に係る「測定対象温度」に相当する。

制御部５は、熱源ユニット１及び加熱ユニット４を制御する。制御部５には、混合弁Ｖ１、温度センサＴ１、温度センサＴ２、供給弁Ｖ２等が接続されている。制御部５は、測定対象温度ｔが水の凍結発生条件を満たすと、貯湯タンク８内の温水を供給路３を経由して浴槽２に供給する凍結予防運転を行う。なお、制御部５に代えて、熱源ユニット１用の制御部と加熱ユニット４用の制御部とが夫々設けられていてもよい。

図２に示すように、制御部５は、測定対象温度ｔが下限温度ｔｍｉｎ以下になると（Ｓ１：Ｙｅｓ）、水の凍結発生条件が満たされたと判定し、凍結予防運転を行う（Ｓ２）。制御部５は、測定対象温度ｔが下限温度ｔｍｉｎを上回っている場合（Ｓ１：Ｎｏ）は、水の凍結発生条件が満たされていないと判定し、凍結予防運転を行わない。

凍結予防運転において、制御部５は、供給弁Ｖ２を開位置に切り替えると共に、熱源ユニット１から供給路３に供給される温水の温度が第１目標温度となるように、混合弁Ｖ１の開度を調整する。これにより、貯湯タンク８から供給される温水と前記給水源から供給される水とが混合されて、第１目標温度の温水が熱源ユニット１から供給路３を経由して浴槽２に供給される。

そして、制御部５は、凍結予防運転の運転時間ｈが設定時間ｈｓを経過していれば（Ｓ３：Ｙｅｓ）、凍結予防運転を終了する（Ｓ４）。すなわち、制御部５は、凍結予防運転を設定時間ｈｓだけ行う。制御部５は、凍結予防運転の運転時間ｈが設定時間ｈｓを経過していなければ（Ｓ３：Ｎｏ）、凍結予防運転を継続する。

そして、制御部５は、凍結予防運転を終了した後、測定対象温度ｔが基準温度ｔｓ以上になっていなければ（Ｓ５：Ｎｏ）、凍結予防運転を再度行う。基準温度ｔｓは、下限温度ｔｍｉｎよりも高い温度である。制御部５は、凍結予防運転を終了した後、測定対象温度ｔが基準温度ｔｓ以上になっていれば（Ｓ４：Ｙｅｓ）、凍結予防運転を再度行わない。

再度の凍結予防運転において、制御部５は、供給弁Ｖ２を開位置に切り替えると共に、熱源ユニット１から供給路３に供給される温水の温度が第２目標温度となるように、混合弁Ｖ１の開度を調整する。本実施形態では、第２目標温度は、第１目標温度よりも低い温度である。これにより、貯湯タンク８から供給される温水と前記給水源から供給される水とが混合されて、第２目標温度の温水が熱源ユニット１から供給路３を経由して浴槽２に供給される。

なお、再度の凍結予防運転が終了した後は、測定対象温度ｔが基準温度ｔｓ以上になるまで（Ｓ５：Ｙｅｓ）、凍結予防運転を繰り替えてしてもよいし、あるいは、凍結予防運転が行われる回数に制限を設けてもよい。

以下、別実施形態について説明する。

（１）上記実施形態では、本発明に係る「測定対象温度」は、供給路３の温度又は供給路３内の水の温度である。しかし、これに代えて、本発明に係る「測定対象温度」は、外気の温度又は前記給水源から供給される水の温度であってもよい。すなわち、本発明に係る「測定対象温度」は、外気の温度、前記給水源から供給される水の温度、供給路３の温度、及び供給路３内の水の温度のうち少なくとも何れか一つであればよい。

（２）上記実施形態では、貯湯タンク８から供給される温水と前記給水源から供給される水とが混合されて、目標温度の温水が熱源ユニット１から供給路３を経由して浴槽２に供給される。しかし、これに代えて、貯湯タンク８から供給される温水と前記給水源から供給される水とが混合されることなく、貯湯タンク８から供給される温水のみが熱源ユニット１から供給路３を経由して浴槽２に供給されるようにしてもよい。

（３）上記実施形態では、第２目標温度は、第１目標温度よりも低い温度である。しかし、これに代えて、第２目標温度は、第１目標温度と同じ温度であってもよい。

（４）上記実施形態では、本発明に係る「供給先」は、浴槽２である。しかし、本発明に係る「供給先」は、浴槽２に限定されるものではない。例えば、本発明に係る「供給先」は、温水暖房装置であってもよい。

（５）上記実施形態では、制御部５は、凍結予防運転を設定時間だけ行う。しかし、これに代えて、設定供給量の温水が供給路３を経由して浴槽２に供給されるように、制御部５が凍結予防運転を設定供給量だけ行うようにしてもよい。

（６）上記実施形態では、基準温度ｔｓは、下限温度ｔｍｉｎよりも高い温度である。しかし、これに代えて、基準温度ｔｓは、下限温度ｔｍｉｎと同じ温度であってもよい。

なお、上記実施形態及び上記別実施形態は、矛盾が生じない限り、適宜組み合わせることができる。また、本発明は、上記実施形態及び上記別実施形態に限定されるものではなく、その他種々の変更が可能である。

本発明は、給湯システムに利用可能である。

１ 熱源ユニット
２ 浴槽（供給先）
３ 供給路
４ 加熱ユニット
５ 制御部
６ 熱源装置
８ 貯湯タンク
１３ 加熱装置
ｈｓ 設定時間
ｔ 測定対象温度
ｔｍｉｎ 下限温度
ｔｓ 基準温度

Claims (6)

1. 熱源装置、及び当該熱源装置で発生した熱を温水として貯える貯湯タンクを有する熱源ユニットと、
   前記熱源ユニットと供給先との間に設けられ、前記貯湯タンクから供給される温水及び給水源から供給される水のうち少なくとも一方が、前記熱源ユニットから前記供給先に流れる供給路と、
   前記供給路に設けられ、前記供給路を流れる温水又は水を加熱する加熱装置を有する加熱ユニットと、を備える給湯システムであって、
   前記熱源ユニットを制御する制御部を備え、
   前記制御部は、測定対象温度が下限温度以下になると、水の凍結発生条件が満たされたと判定し、前記水の凍結発生条件を満たすと、常に、前記貯湯タンク内の温水を前記供給路を経由して前記供給先に供給する凍結予防運転を行う給湯システム。
2. 熱源装置、及び当該熱源装置で発生した熱を温水として貯える貯湯タンクを有する熱源ユニットと、
   前記熱源ユニットと供給先との間に設けられ、前記貯湯タンクから供給される温水及び給水源から供給される水のうち少なくとも一方が、前記熱源ユニットから前記供給先に流れる供給路と、
   前記供給路に設けられ、前記供給路を流れる温水又は水を加熱する加熱装置を有する加熱ユニットと、を備える給湯システムであって、
   前記熱源ユニットを制御する制御部を備え、
   前記制御部は、測定対象温度が水の凍結発生条件を満たすと、前記貯湯タンク内の温水を前記供給路を経由して前記供給先に供給する凍結予防運転を、設定時間だけ行い、
   前記制御部は、前記凍結予防運転を終了した後、前記測定対象温度が基準温度以上になっていなければ、前記凍結予防運転を再度行う給湯システム。
3. 前記測定対象温度は、外気の温度、前記給水源から供給される水の温度、前記供給路の温度、及び前記供給路内の水の温度のうち少なくとも何れか一つである請求項１又は２に記載の給湯システム。
4. 前記凍結予防運転において、前記貯湯タンクから供給される温水と前記給水源から供給される水とが混合されて、目標温度の温水が前記熱源ユニットから前記供給路に供給される請求項１〜３の何れか一項に記載の給湯システム。
5. 前記供給先は、浴槽である請求項１〜４の何れか一項に記載の給湯システム。
6. 前記制御部は、前記測定対象温度が下限温度以下になると、前記水の凍結発生条件が満たされたと判定し、
   前記基準温度は、前記下限温度よりも高い温度である請求項２に記載の給湯システム。

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