(57)【要約】【課題】熱効率が低下しないようにしつつ、給湯配管内の温水が冷めるのを防止することが可能な給湯システム及び方法を提供する。【解決手段】温水を生成する温水生成手段１０と、温水生成手段１０により生成された温水を貯留する貯湯槽２０と、貯湯槽２０内に貯留された温水を給湯するための給湯配管６４、６５と、給湯配管６４、６５内の温水の温度を検出する水温センサ３２と、給湯配管６４、６５の第１の所定箇所を、給湯配管６４、６５の該第１の所定箇所よりも上流側の第２の所定箇所又は貯湯槽２０に選択的に接続する循環系統と、水温センサ３２により検出された水温に基づいて、循環系統による第１の所定箇所の接続先を、第２の所定箇所又は貯湯槽２０に切り換える制御部６０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温水を生成する温水生成手段と、
前記温水生成手段により生成された温水を貯留する貯湯槽と、
前記貯湯槽内に貯留された温水を給湯するための給湯配管と、
前記給湯配管内の温水の温度を検出する給湯水温センサと、
前記給湯配管の第１の所定箇所を、前記給湯配管の前記第１の所定箇所よりも上流側の第２の所定箇所又は前記貯湯槽に選択的に接続する循環系統と、
前記給湯水温センサにより検出された水温に基づいて、前記循環系統による前記第１の所定箇所の接続先を、前記第２の所定箇所又は前記貯湯槽に切り換える制御部と、
を備えることを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
前記制御部は、
前記給湯水温センサにより検出された水温が所定の下限温度以上の場合は、前記第１の所定箇所の接続先を前記第２の所定箇所とし、
前記給湯水温センサにより検出された水温が前記所定の下限温度を下回った場合は、前記循環系統による前記第１の所定箇所の接続先を前記貯湯槽とし、その後、前記水温が前記所定の下限温度よりも高い所定の上限温度に達したら、前記循環系統による前記第１の所定箇所の接続先を前記第２の所定箇所とすることを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
【請求項３】
前記循環系統は、前記第２の所定箇所に接続する第１の分岐管と前記貯湯槽に接続する第２の分岐管とに分岐し、
前記第１の分岐管に第１の開閉弁が設けられ、
前記第２の分岐管に第２の開閉弁が設けられ、
前記制御部は、
前記第１の開閉弁を開くと共に前記第２の開閉弁を閉じることにより前記循環系統による前記第１の所定箇所の接続先を前記第２の所定箇所とし、
前記第１の開閉弁を閉じると共に前記第２の開閉弁を開くことにより前記循環系統による前記第１の所定箇所の接続先を前記貯湯槽とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯システム。
【請求項４】
前記貯湯槽は、前記温水生成手段の冷水入口と前記給湯配管との間に、タンク接続管を介して直列に接続された複数の貯湯タンクを有し、
前記複数の貯湯タンクのうち、前記温水生成手段の冷水入口に直接接続される第１の貯湯タンクの下部には冷水供給管が接続され、前記貯湯槽の温水が前記給湯配管へ供給されると、それに応じて冷水が前記冷水供給管から前記第１の貯湯タンクに供給され、
前記循環系統の前記貯湯槽への接続箇所は、前記貯湯タンク同士を接続する何れかの前記タンク接続管であり、
前記複数の貯湯タンクのうち前記給湯配管に直接接続される第２の貯湯タンクに貯湯水温センサが備えられ、
前記制御部は、前記循環系統の接続先が前記貯湯槽である場合に、前記貯湯水温センサにより検出された水温に基づいて、前記第２の貯湯タンクに貯留された温水が前記給湯配管へ供給される第１の状態と、前記第１の貯湯タンク内の冷水が前記循環系統からの温水によって押出されることにより前記温水生成手段の冷水入口へ供給される第２の状態とを切り替えることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の給湯システム。
【請求項５】
前記制御部は、
前記循環系統による前記第１の所定箇所の接続先を前記貯湯槽とする場合であって、前記貯湯水温センサが所定温度を上回った場合は、前記第１の状態に切換え、
前記循環系統による前記第１の所定箇所の接続先を前記貯湯槽とする場合であって、前記貯湯水温センサが所定温度を下回った場合は、前記第２の状態に切換えることを特徴とする請求項４に記載の給湯システム。
【請求項６】
前記第１の貯湯タンクと前記温水生成手段の冷水入口を接続する配管には第３の開閉弁が設けられ、
前記制御部は、前記第３の開閉弁を閉じることにより前記第１の状態を実現し、前記第３の開閉弁を開き前記温水生成手段を運転することにより前記第２の状態を実現することを特徴とする請求項４又は５に記載の給湯システム。
【請求項７】
前記循環系統は、前記給湯配管の途中に設けられた循環槽を備え、前記第２の所定箇所は、前記給湯配管の前記循環槽よりも上流側の箇所であることを特徴とする請求項１〜６のうち何れかに記載の給湯システム。
【請求項８】
前記給湯水温センサは、前記循環槽に設けられることを特徴とする請求項７に記載の給湯システム。
【請求項９】
前記循環系統は、前記貯湯槽の下部に接続されることを特徴とする請求項１〜８のうち何れかに記載の給湯システム。
【請求項１０】
前記循環槽は、前記給湯配管を流れる温水がその下部から流入して上部から流出するように設けられていることを特徴とする請求項１〜９のうち何れかに記載の給湯システム。
【請求項１１】
前記温水生成手段は、冷媒に二酸化炭素を用いたヒートポンプであることを特徴とする請求項１〜１０のうち何れかに記載の給湯システム。
【請求項１２】
温水を生成する温水生成手段と、
前記温水生成手段により生成された温水が貯留される開放式の貯湯槽と、
前記温水生成手段により生成された温水を前記貯湯槽に供給する給温水配管と、
前記貯湯槽から供給される温水を循環させる循環配管と、
前記貯湯槽内に貯留された温水を前記循環配管に供給する給湯配管と、
前記循環配管の経路中に設けられ、その底部近傍に温水入口を、その上部近傍に温水出口を有する循環槽と、
前記温水生成手段により生成される温水を、前記貯湯槽を経由せずに前記給湯配管に直接供給する循環加温用配管と、
前記循環配管を流通する温水を前記温水生成手段に戻す循環温水戻り配管と、
前記給温水配管による前記貯湯槽への温水の供給を制御する蓄熱加温用貯湯弁と、  
前記循環加温用配管による前記給湯配管への温水の供給を制御する循環加温用供給弁と、
前記循環配管に供給する温水の温度を制御する温度制御弁と、
前記循環温水戻り配管が前記循環配管から分岐する部分よりも前記循環槽の温水入口寄りに設けられる循環加温切替弁と、
前記循環温水戻り配管の経路中に設けられる循環加温用戻り弁と、
前記循環槽内の水温を検出する給湯水温センサと、
前記給水水温センサにより検出される前記循環槽内の温水の温度が所定値以下となり、かつ、前記循環配管からの給湯が行われていない場合に、前記温水生成手段を機能させ、前記蓄熱加温用貯湯弁を閉状態とし、前記循環加温用供給弁を開状態とし、前記循環加温切替弁を閉状態とし、前記循環加温用戻り弁を開状態とし、かつ、前記温度制御弁を制御して前記循環配管に供給する温水の温度を上昇させる制御部と
を備えることを特徴とする給湯システム。
【請求項１３】
温水を生成する温水生成手段と、
前記温水生成手段により生成された温水が貯留される開放式の貯湯槽と、
前記温水生成手段により生成された温水を前記貯湯槽に供給する給温水配管と、
前記貯湯槽から供給される温水を循環させる循環配管と、
前記貯湯槽内に貯留された温水を前記循環配管に供給する給湯配管と、
前記循環配管の経路中に設けられ、その底部近傍に温水入口を、その上部近傍に温水出口をそれぞれ有する循環槽と、
前記温水生成手段により生成される温水を、前記貯湯槽を経由せずに前記給湯配管に直接供給する循環加温用配管と、
前記循環配管を流通する温水を前記温水生成手段に戻す循環温水戻り配管と、
前記給温水配管による前記貯湯槽への温水の供給を制御する蓄熱加温用貯湯弁と、  
前記循環加温用配管による前記給湯配管への温水の供給を制御する循環加温用供給弁と、
前記循環配管に供給する温水の温度を制御する温度制御弁と、
前記循環温水戻り配管が前記循環配管から分岐する部分よりも前記循環槽の温水入口寄りに設けられる循環加温切替弁と、
前記循環温水戻り配管の経路中に設けられる循環加温用戻り弁と、
前記循環槽内の水温を検出する給湯水温センサと、
前記給水水温センサにより検出される循環槽内の温水の温度が所定値以下となり、かつ、前記循環配管からの給湯が行われている場合に、前記温水生成手段の機能を停止させ、前記蓄熱加温用貯湯弁を閉状態とし、前記循環加温用供給弁を閉状態とし、前記循環加温切替弁を開状態とし、前記循環加温用戻り弁を閉状態とし、かつ、前記温度制御弁を制御して前記循環配管に供給する温水の温度を上昇させる制御部と
を備えることを特徴とする給湯システム。
【請求項１４】
請求項１２又は１３のいずれか１項に記載の給湯システムであって、
前記貯湯槽内の水温を検出する貯湯水温センサをさらに備え、
前記制御部が、前記貯湯水温センサにより検出される前記貯湯槽内の温水の温度が所定値以下となった場合に、前記温水生成手段を機能させ、前記蓄熱加温用貯湯弁を開状態とし、前記循環加温用供給弁を閉状態とし、前記循環加温切替弁を開状態とし、前記循環加温用戻り弁を閉状態とし、かつ、前記温度制御弁を制御して前記循環配管に供給する温水の温度を所定温度に維持することを特徴とする給湯システム。
【請求項１５】
請求項１２又は１３のいずれか１項に記載の給湯システムであって、
前記貯湯槽内の水位を検出する水位センサと、
前記給湯配管から分岐し、前記貯湯槽内に貯留された温水を前記温水生成手段に戻す加温用戻り配管と、
前記加温用循環温水戻り配管の経路中に設けられる加温用給水弁と
をさらに備え、
前記制御部が、前記水位センサにより検出される前記貯湯槽内の温水の水位が所定値以下となった場合に、前記温水生成手段を機能させ、前記蓄熱加温用貯湯弁を開状態とし、前記循環加温用供給弁を閉状態とし、前記循環加温切替弁を開状態とし、前記循環加温用戻り弁を閉状態とし、前記加温用給水弁を開状態とし、かつ、前記温度制御弁を制御して前記循環配管に供給する温水の温度を所定温度に維持することを特徴とする給湯システム。
【請求項１６】
請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の給湯システムであって、
前記給湯配管の経路中に加圧ポンプを備えることを特徴とする給湯システム。
【請求項１７】
請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の給湯システムであって、
前記循環配管の経路中に循環ポンプを備えることを特徴とする給湯システム。
【請求項１８】
請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の給湯システムであって、
前記温水生成手段はヒートポンプであることを特徴とする給湯システム。
【請求項１９】
温水を生成するステップと、
前記生成した温水を貯湯槽に貯留するステップと、
前記貯湯槽内から温水使用場所に給湯配管で前記温水を送るステップと、
前記給湯配管内の温水の温度を検出するステップと、
前記温度の検出結果に基づいて、前記給湯配管の第１の所定箇所における温水を、前記給湯配管の前記第１の所定箇所よりも上流側の第２の所定箇所、又は、前記貯湯槽の何れかに戻すステップと、
を含むことを特徴とする給湯方法。
【請求項２０】
温水を生成する温水生成手段と、
前記温水生成手段により生成された温水が貯留される開放式の貯湯槽と、
前記温水生成手段により生成された温水を前記貯湯槽に供給する給温水配管と、
前記貯湯槽から供給される温水を循環させる循環配管と、
前記貯湯槽内に貯留された温水を前記循環配管に供給する給湯配管と、
前記循環配管の経路中に設けられ、その底部近傍に温水入口を、その上部近傍に温水出口を有する循環槽と、
前記温水生成手段により生成される温水を、前記貯湯槽を経由せずに前記給湯配管に直接供給する循環加温用配管と、
前記循環配管を流通する温水を前記温水生成手段に戻す循環温水戻り配管と、
前記給温水配管による前記貯湯槽への温水の供給を制御する蓄熱加温用貯湯弁と、  
前記循環加温用配管による前記給湯配管への温水の供給を制御する循環加温用供給弁と、
前記循環配管に供給する温水の温度を制御する温度制御弁と、
前記循環温水戻り配管が前記循環配管から分岐する部分よりも前記循環槽の温水入口寄りに設けられる循環加温切替弁と、
前記循環温水戻り配管の経路中に設けられる循環加温用戻り弁と、
前記循環槽内の水温を検出する給湯水温センサと、
を備える給湯システムによる給湯方法であって、
前記給水水温センサにより検出される前記循環槽内の温水の温度が所定値以下となり、かつ、前記循環配管からの給湯が行われていない場合に、前記温水生成手段を機能させ、前記蓄熱加温用貯湯弁を閉状態とし、前記循環加温用供給弁を開状態とし、前記循環加温切替弁を閉状態とし、前記循環加温用戻り弁を開状態とし、かつ、前記温度制御弁を制御して前記循環配管に供給する温水の温度を上昇させること
を特徴とする給湯方法。
【請求項２１】
温水を生成する温水生成手段と、
前記温水生成手段により生成された温水が貯留される開放式の貯湯槽と、
前記温水生成手段により生成された温水を前記貯湯槽に供給する給温水配管と、
前記貯湯槽から供給される温水を循環させる循環配管と、
前記貯湯槽内に貯留された温水を前記循環配管に供給する給湯配管と、
前記循環配管の経路中に設けられ、その底部近傍に温水入口を、その上部近傍に温水出口をそれぞれ有する循環槽と、
前記温水生成手段により生成される温水を、前記貯湯槽を経由せずに前記給湯配管に直接供給する循環加温用配管と、
前記循環配管を流通する温水を前記温水生成手段に戻す循環温水戻り配管と、
前記給温水配管による前記貯湯槽への温水の供給を制御する蓄熱加温用貯湯弁と、  
前記循環加温用配管による前記給湯配管への温水の供給を制御する循環加温用供給弁と、
前記循環配管に供給する温水の温度を制御する温度制御弁と、
前記循環温水戻り配管が前記循環配管から分岐する部分よりも前記循環槽の温水入口寄りに設けられる循環加温切替弁と、
前記循環温水戻り配管の経路中に設けられる循環加温用戻り弁と、
前記循環槽内の水温を検出する給湯水温センサと、
を備える給湯システムによる給湯方法であって、
前記給水水温センサにより検出される循環槽内の温水の温度が所定値以下となり、かつ、前記循環配管からの給湯が行われている場合に、前記温度制御弁を制御して前記循環配管に供給する温水の温度を上昇させること
を特徴とする給湯方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
温水生成手段により加熱した温水を貯湯槽に貯留し、貯留した温水を給湯するようにした給湯システム、及び給湯方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、冷媒として二酸化炭素を使用し、高温出湯が可能で省エネルギー性に優れたヒートポンプが開発され、そのヒートポンプを加熱源に用いた業務用の各種の給湯システムが提供されている。  
このような給湯システムでは、オフィスビルや集合住宅等の屋上等にヒートポンプ、貯湯槽等を設置し、ヒートポンプにより高温の温水を生成して貯湯槽に一旦貯留し、貯湯槽から給湯配管を介して各室、各住戸に給湯するようにしている。
【０００３】
しかしこのような給湯システムを集合住宅等に設けた場合、貯湯槽から各住戸までの給湯配管が長くなるため、この給湯配管内の温水が冷めやすく、各住戸で給湯口を開けてから、十分に温かい温水が出てくるまでに時間がかかるという問題がある。  
そこで、従来、給湯配管内の温水を循環する循環系統を設けると共に、この循環系統に循環槽を設けて循環系統の容量を大きくすることで、給湯配管内の温水を冷めにくくすることが行われている。
【０００４】
ところが、このような循環系統を備えた給湯システムでも、深夜時間帯等、長時間にわたって配管内に温水を循環させると、配管内の温水全体が冷めてしまうという問題が生じる。  
また、配管中で冷めた温水を給湯用の配管に電気ヒータで加熱して、温水の温度を一定に保つといった措置を取ることも考えられるが、電気ヒータを使用する分だけ給湯システム全体のＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）、すなわち、消費電力当りの熱効率が低下してしまう。
【０００５】
そこで、例えば特許文献１には、深夜等時間帯に循環系統を循環する温水をヒートポンプで追い焚きすることにより温度低下を防ぐ技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１４７５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし冷媒に二酸化炭素を用いたヒートポンプは入口給水温度が高いと熱効率が低下するという特性があり、十分に冷め切っていない温水を追い焚きすると熱効率が低下してしまう。  
本発明は、このような課題に対して、熱効率の低下を招くことなく、給湯配管内の温水が冷めるのを防止することが可能な給湯システム、及び給湯方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、温水を生成する温水生成手段と、
前記温水生成手段により生成された温水を貯留する貯湯槽と、
前記貯湯槽内に貯留された温水を給湯するための給湯配管と、
前記給湯配管内の温水の温度を検出する給湯水温センサと、
前記給湯配管の第１の所定箇所を、前記給湯配管の前記第１の所定箇所よりも上流側の第２の所定箇所又は前記貯湯槽に選択的に接続する循環系統と、
前記給湯水温センサにより検出された水温に基づいて、前記循環系統による前記第１の所定箇所の接続先を、前記第２の所定箇所又は前記貯湯槽に切り換える制御部と、
を備えることを特徴とする給湯システムである。
【０００８】
第２の発明は、前記制御部が、
前記給湯水温センサにより検出された水温が所定の下限温度以上の場合は、前記第１の所定箇所の接続先を前記第２の所定箇所とし、
前記給湯水温センサにより検出された水温が前記所定の下限温度を下回った場合は、前記循環系統による前記第１の所定箇所の接続先を前記貯湯槽とし、その後、前記水温が前記所定の下限温度よりも高い所定の上限温度に達したら、前記循環系統による前記第１の所定箇所の接続先を前記第２の所定箇所とすることを特徴とする第１の発明に記載の給湯システムである。
【０００９】
第３の発明は、前記循環系統が前記第２の所定箇所に接続する第１の分岐管と前記貯湯槽に接続する第２の分岐管とに分岐し、
前記第１の分岐管に第１の開閉弁が設けられ、
前記第２の分岐管に第２の開閉弁が設けられ、
前記制御部は、
前記第１の開閉弁を開くと共に前記第２の開閉弁を閉じることにより前記循環系統による前記第１の所定箇所の接続先を前記第２の所定箇所とし、
前記第１の開閉弁を閉じると共に前記第２の開閉弁を開くことにより前記循環系統による前記第１の所定箇所の接続先を前記貯湯槽とすることを特徴とする第１又は２の発明に記載の給湯システムである。
【００１０】
第４の発明は、前記貯湯槽が、前記温水生成手段の冷水入口と前記給湯配管との間に、タンク接続管を介して直列に接続された複数の貯湯タンクを有し、
前記複数の貯湯タンクのうち、前記温水生成手段の冷水入口に直接接続される第１の貯湯タンクの下部には冷水供給管が接続され、前記貯湯槽の温水が前記給湯配管へ供給されると、それに応じて冷水が前記冷水供給管から前記第１の貯湯タンクに供給され、
前記循環系統の前記貯湯槽への接続箇所は、前記貯湯タンク同士を接続する何れかの前記タンク接続管であり、
前記複数の貯湯タンクのうち前記給湯配管に直接接続される第２の貯湯タンクに貯湯水温センサが備えられ、
前記制御部は、前記循環系統の接続先が前記貯湯槽である場合に、前記貯湯水温センサにより検出された水温に基づいて、前記第２の貯湯タンクに貯留された温水が前記給湯配管へ供給される第１の状態と、前記第１の貯湯タンク内の冷水が前記循環系統からの温水によって押出されることにより前記温水生成手段の冷水入口へ供給される第２の状態とを切り替えることを特徴とする第１〜３の発明の何れかに記載の給湯システムである。
【００１１】
第５の発明は、前記制御部が、
前記循環系統による前記第１の所定箇所の接続先を前記貯湯槽とする場合であって、前記貯湯水温センサが所定温度を上回った場合は、前記第１の状態に切換え、
前記循環系統による前記第１の所定箇所の接続先を前記貯湯槽とする場合であって、前記貯湯水温センサが所定温度を下回った場合は、前記第２の状態に切換えることを特徴とする第４の発明に記載の給湯システムである。
【００１２】
第６の発明は、前記第１の貯湯タンクと前記温水生成手段の冷水入口を接続する配管には第３の開閉弁が設けられ、
前記制御部は、前記第３の開閉弁を閉じることにより前記第１の状態を実現し、前記第３の開閉弁を開き前記温水生成手段を運転することにより前記第２の状態を実現することを特徴とする第４又は５の発明に記載の給湯システムである。
【００１３】
第７の発明は、前記循環系統が、前記給湯配管の途中に設けられた循環槽を備え、前記第２の所定箇所は、前記給湯配管の前記循環槽よりも上流側の箇所であることを特徴とする第１〜６の発明のうち何れかに記載の給湯システムである。
【００１４】
第８の発明は、前記給湯水温センサが、前記循環槽に設けられることを特徴とする第７の発明に記載の給湯システムである。
【００１５】
第９の発明は、前記循環系統が、前記貯湯槽の下部に接続されることを特徴とする第１〜８の発明のうち何れかに記載の給湯システムである。
【００１６】
第１０の発明は、前記循環槽が、前記給湯配管を流れる温水がその下部から流入して上部から流出するように設けられていることを特徴とする第１〜９の発明のうち何れかに記載の給湯システムである。
【００１７】
第１１の発明は、前記温水生成手段が、冷媒に二酸化炭素を用いたヒートポンプであることを特徴とする第１〜１０の発明のうち何れかに記載の給湯システムである。
【００１８】
第１２の発明は、温水を生成する温水生成手段と、
前記温水生成手段により生成された温水が貯留される開放式の貯湯槽と、
前記温水生成手段により生成された温水を前記貯湯槽に供給する給温水配管と、
前記貯湯槽から供給される温水を循環させる循環配管と、
前記貯湯槽内に貯留された温水を前記循環配管に供給する給湯配管と、
前記循環配管の経路中に設けられ、その底部近傍に温水入口を、その上部近傍に温水出口を有する循環槽と、
前記温水生成手段により生成される温水を、前記貯湯槽を経由せずに前記給湯配管に直接供給する循環加温用配管と、
前記循環配管を流通する温水を前記温水生成手段に戻す循環温水戻り配管と、
前記給温水配管による前記貯湯槽への温水の供給を制御する蓄熱加温用貯湯弁と、  
前記循環加温用配管による前記給湯配管への温水の供給を制御する循環加温用供給弁と、
前記循環配管に供給する温水の温度を制御する温度制御弁と、
前記循環温水戻り配管が前記循環配管から分岐する部分よりも前記循環槽の温水入口寄りに設けられる循環加温切替弁と、
前記循環温水戻り配管の経路中に設けられる循環加温用戻り弁と、
前記循環槽内の水温を検出する給湯水温センサと、
前記給水水温センサにより検出される前記循環槽内の温水の温度が所定値以下となり、かつ、前記循環配管からの給湯が行われていない場合に、前記温水生成手段を機能させ、前記蓄熱加温用貯湯弁を閉状態とし、前記循環加温用供給弁を開状態とし、前記循環加温切替弁を閉状態とし、前記循環加温用戻り弁を開状態とし、かつ、前記温度制御弁を制御して前記循環配管に供給する温水の温度を上昇させる制御部と
を備えることを特徴とする給湯システムである。
【００１９】
第１３の発明は、温水を生成する温水生成手段と、
前記温水生成手段により生成された温水が貯留される開放式の貯湯槽と、
前記温水生成手段により生成された温水を前記貯湯槽に供給する給温水配管と、
前記貯湯槽から供給される温水を循環させる循環配管と、
前記貯湯槽内に貯留された温水を前記循環配管に供給する給湯配管と、
前記循環配管の経路中に設けられ、その底部近傍に温水入口を、その上部近傍に温水出口をそれぞれ有する循環槽と、
前記温水生成手段により生成される温水を、前記貯湯槽を経由せずに前記給湯配管に直接供給する循環加温用配管と、
前記循環配管を流通する温水を前記温水生成手段に戻す循環温水戻り配管と、
前記給温水配管による前記貯湯槽への温水の供給を制御する蓄熱加温用貯湯弁と、  
前記循環加温用配管による前記給湯配管への温水の供給を制御する循環加温用供給弁と、
前記循環配管に供給する温水の温度を制御する温度制御弁と、
前記循環温水戻り配管が前記循環配管から分岐する部分よりも前記循環槽の温水入口寄りに設けられる循環加温切替弁と、
前記循環温水戻り配管の経路中に設けられる循環加温用戻り弁と、
前記循環槽内の水温を検出する給湯水温センサと、
前記給水水温センサにより検出される循環槽内の温水の温度が所定値以下となり、かつ、前記循環配管からの給湯が行われている場合に、前記温度制御弁を制御して前記循環配管に供給する温水の温度を上昇させる制御部と
を備えることを特徴とする給湯システムである。
【００２０】
第１４の発明は、前記貯湯槽内の水温を検出する貯湯水温センサをさらに備え、
前記制御部が、前記貯湯水温センサにより検出される前記貯湯槽内の温水の温度が所定値以下となった場合に、前記温水生成手段を機能させ、前記蓄熱加温用貯湯弁を開状態とし、前記循環加温用供給弁を閉状態とし、前記循環加温切替弁を開状態とし、前記循環加温用戻り弁を閉状態とし、かつ、前記温度制御弁を制御して前記循環配管に供給する温水の温度を所定温度に維持することを特徴とする給湯システムである。
【００２１】
第１５の発明は、前記貯湯槽内の水温を検出する貯湯水温センサと、
前記給湯配管から分岐し、前記貯湯槽内に貯留された温水を前記温水生成手段に戻す加温用戻り配管と、
前記加温用循環温水戻り配管の経路中に設けられる加温用給水弁と
をさらに備え、
前記制御部が、前記貯湯水温センサにより検出される前記貯湯槽内の温水の温度が所定値以下となった場合に、前記温水生成手段を機能させ、前記蓄熱加温用貯湯弁を開状態とし、前記循環加温用供給弁を閉状態とし、前記循環加温切替弁を開状態とし、前記循環加温用戻り弁を閉状態とし、前記加温用給水弁を開状態とし、かつ、前記温度制御弁を制御して前記循環配管に供給する温水の温度を所定温度に維持することを特徴とする給湯システムである。
【００２２】
第１６の発明は、請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の給湯システムであって、
前記給湯配管の経路中に加圧ポンプを備えることを特徴とする給湯システムである。
【００２３】
第１７の発明は、請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の給湯システムであって、
前記循環配管の経路中に加圧ポンプを備えることを特徴とする給湯システムである。
【００２４】
第１８の発明は、請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の給湯システムであって、
前記温水生成手段はヒートポンプであることを特徴とする給湯システムである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、熱効率の低下を招くことなく、給湯配管内の温水が冷めるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
［実施例１］
図１は、本発明の第１実施例として説明する給湯システム１の全体構成図である。同図に示すように、この給湯システム１は、温水生成手段１０、貯湯槽２０、循環槽３０、第１循環弁５４、第２循環弁５５、制御部６０、ポンプ７０などを備えている。
【００２７】
温水生成手段１０は、例えば冷媒に二酸化炭素を用いたヒートポンプ等であって、常温の冷水（例えば、１０〜２５℃程度）を加熱して温水（例えば、９０℃程度）とする。温水生成手段１０の温水出口は、貯湯配管６１を介して貯湯槽２０の上部に接続されている。貯湯配管６１には貯湯弁５１が設けられている。温水生成手段１０の冷水入口には給水配管６２が接続されている。
【００２８】
貯湯槽２０は、密閉型であって、複数の貯湯タンク２１〜２３により構成される。これら貯湯タンク２１〜２３は、温水生成手段１０の冷水入口と、給湯配管６４との間に、タンク接続管６９を介して直列に接続されている。また貯湯槽２０は、給湯配管６４を介して循環槽３０の下部に接続されている。
【００２９】
なお、以下の説明において、複数の貯湯タンク２１〜２３のうち、温水生成手段１０の冷水入口に直接接続している貯湯タンク２３を上流側貯湯タンク（第１の貯湯タンク）といい、給湯配管６４に直接接続している貯湯タンク２１を下流側貯湯タンク（第２の貯湯タンク）と称する。
【００３０】
図１においては、貯湯タンクが３つ記載されているが、貯湯槽２０の貯湯タンクは２つ以上あればよく、３つに限定されるものではない。
【００３１】
循環槽３０の上部には、各住戸の給湯口４０へ給湯するための給湯配管６５が接続されている。なお、図２に示すように、給湯配管６４の貯湯槽２０との接続部近傍は、上記貯湯配管６１と共通化され、この共通部分に給湯弁５２を設けるようにしてもよい。
【００３２】
上流側貯湯タンク２３の最下部には、給水配管６２から分岐する分岐管が接続されており、給水配管６２の上記分岐箇所と、温水生成手段１０との間の部位には給水弁５６（第３の開閉弁）が設けられている。給水配管６２の上記分岐箇所よりも上流側（冷水源側）には、給湯配管６４へ至る給水分岐管６３が分岐している。
【００３３】
給湯配管６４には、３方弁である混合弁５３が設けられている。混合弁５３には給水分岐管６３が接続している。混合弁５３は、貯湯槽２０から供給される高温の温水に給水分岐管６３から供給される冷水を、制御部６０により制御される混合比で混合する。
【００３４】
なお、混合弁５３を設けている場合は、給湯弁５２は必ずしも設けなくてもよい。給水分岐管６３に混合弁５３に代えて開閉弁を設けてもよい。この場合、開閉弁と前述した給湯弁５２とによって、制御部６０で制御された混合比で温水と水とを混合するようにしてもよい。
【００３５】
給湯配管６４の混合弁５３近傍下流側の部位には水温センサ３１が設けられている。水温センサ３１は、給湯配管６４内の温水水温（以下、給湯水温Ｔ１という）を示す信号を制御部６０に供給する。
【００３６】
給湯配管６５の給湯口４０近傍には、循環配管６６が接続されている。循環配管６６は、循環槽３０の下部に接続される第１分岐管６７と、下流側貯湯タンク２１とその隣の貯湯タンク２２とを接続する、タンク接続管６９に接続される第２分岐管６８とに分岐している。
【００３７】
上記第１分岐管６７には、第１循環弁５４（第１の開閉弁）が設けられている。また、上記第２分岐管６８には第２循環弁５５（第２の開閉弁）が設けられている。  
循環配管６６には、ポンプ７０が、その吸入口が給湯配管６５側、吐出口が第１分岐管６７及び第２分岐管６８側となるように設けられている。  
循環配管６６、循環槽３０、第１分岐管６７、第２分岐管６８、第１循環弁５４、及び第２循環弁５５は、本発明の「循環系統」に相当する。  
第２分岐管６８は、第２循環弁５５の手前でさらに分岐する第３分岐管７１を介して温水生成手段１０に接続する。第３分岐管７１には開閉弁５７が設けられている。
【００３８】
循環槽３０には、その内部の水温（以下、循環水温Ｔ２という）を検出する給湯水温センサ３２が設けられている。給湯水温センサ３２により検出された循環水温Ｔ２を示す信号は、制御部６０に供給される。なお、給湯水温センサ３２は、本発明の給湯水温センサに相当する。
【００３９】
下流側貯湯タンク２１には、その内部の水温（以下、貯湯水温Ｔ３という）を検出する貯湯水温センサ３３が設けられている。貯湯水温センサ３３により検出された循環水温Ｔ３を示す信号は、制御部６０に供給される。  
上流側貯湯タンク２３の底部近傍には、その内部の水温（以下、貯湯水温Ｔ４という）を検出する貯湯水温センサ３３が設けられている。貯湯水温センサ３３により検出された循環水温Ｔ４を示す信号は、制御部６０に供給される。
【００４０】
制御部６０は、温水生成手段１０及びポンプ７０の運転・停止を制御する。また、制御部６０は、開閉弁である、貯湯弁５１、給湯弁５２、第１循環弁５４、第２循環弁５５、及び給水弁５６の開閉状態を制御する。さらに、制御部６０は、３方弁である混合弁５３の動作を制御する。
【００４１】
次に、以上に説明した構成からなる給湯システム１の動作について説明する。以下に詳述するように、給湯システム１は、電気料金が安く、かつ、温水使用量が少ない深夜時間帯に、温水生成手段１０により加熱した温水を貯湯槽２０に貯留する。各住戸の給湯口４０には、貯湯槽２０に貯留された温水が給湯される。
【００４２】
まず、図２に示す構成からなる給湯システム１の給湯時の動作について説明する。制御部６０は、電気料金が安く、かつ、温水使用量が少ない深夜時間帯以外の時間帯では、貯湯弁５１及び給水弁５６を閉状態として温水生成手段１０の運転を停止させ、給湯弁５２を開状態とし、給湯水温センサ３２によって計測される給湯水温Ｔ１が、所定温度Ｔｈ（例えば６５℃）となるように混合弁５３を制御する。これにより給湯口４０には、上記所定温度Ｔｈとなるように調節された温水が供給される。各住戸の利用者は、給湯口４０に設けられた混合栓（不図示）を操作して冷水を混合し、給湯温度を所望の温度に調整する。
【００４３】
貯湯槽２０から温水が排出されると、排出された温水と等量の冷水が給水配管６２を介して貯湯槽２０に供給される。これにより、貯湯槽２０の内部では、上流側貯湯タンク２３に冷水が、下流側貯湯タンク２１に温水が、それぞれ貯留された状態となる。  
一方、深夜時間帯において、制御部６０は、貯湯弁５１、給水弁５６、及び給湯弁５２をそれぞれ開状態とし、かつ、温水生成手段１０を運転させる。  
これにより、貯湯槽２０の上流側貯湯タンク２３の冷水が温水生成手段１０に供給されて加熱され、温水となって、貯湯配管６１を介して貯湯槽２０の下流側貯湯タンク２１に供給される。
【００４４】
制御部６０は、水温センサ３４により検出した水温Ｔ４に基づき貯湯槽２０全体（貯湯タンク２１〜２３の全体）に所定の高温（例えば９０℃）の温水が貯留されたことを検知すると、温水生成手段１０の運転を停止させ、貯湯弁５１及び給水弁５６を閉状態とする。なお、深夜時間帯における貯湯中に給湯口４０が開けられて給湯が行われる場合には、温水生成手段１０からの温水が直接、給湯配管６４に供給される。
【００４５】
また、時間帯にかかわらず、制御部６０は、ポンプ７０を動作させ、循環水温Ｔ２に基づいて、給湯配管６５の温水を、第１分岐管６７を介して循環槽３０へ、又は、第２分岐管６８を介して貯湯槽２０へ循環させる。次に、この循環系統の動作について説明する。
【００４６】
図２に示すように、先ず、循環水温Ｔ２が第１の所定温度Ｔａ（例えば５５℃）以上である場合は、第１循環弁５４を開状態とし、第２循環弁５５を閉状態とする。これにより、給湯配管６５の温水は、循環配管６６及び第１分岐管６７を介して循環槽３０へ循環する。この状態では、循環する温水の量が多いため、温水は冷めにくいが、外部からの熱供給はないので次第に水温は低下する。なお、この場合、給湯口４０で温水の使用が開始されれば直ちに給湯できるようにするため、給湯弁５２は開状態としておく。
【００４７】
次に循環水温Ｔ２が第１の所定温度Ｔａ未満になると、図３に示すように、制御部６０は第１循環弁５４を閉状態とし、第２循環弁５５を開状態とし、混合弁５３を制御して給水分岐管６３側を全閉とし、貯湯槽２０の下流側貯湯タンク２１の高温の温水に冷水が混合されないようにする。
【００４８】
以上により、給湯配管６５の温水は、循環配管６６及び第２分岐管６８を介して下流側貯湯タンク２１へ戻され、下流側貯湯タンク２１の高温の温水が、給湯配管６４を介して循環槽３０へ供給されることになる。循環槽３０内では、その下部から高温温水が供給されて自然対流により循環槽３０内の温水は攪拌され、循環槽３０内部の水温はほぼ均一になり、循環水温Ｔ２が上昇する。そして循環水温Ｔ２が第２の所定温度Ｔｂ（＞Ｔａ；例えば６５℃）に達すると、制御部６０は、第１循環弁５４を開状態とし、第２循環弁５５を閉状態とし、給湯水温Ｔ１に基づく混合弁５３の制御を再開し、給湯システム１は図２の状態で動作するようになる。
【００４９】
なお、下流側貯湯タンク２１に循環系統の温水が供給されると、下流側貯湯タンク２１の内部の水温は次第に低下する。そして貯湯水温Ｔ３が所定温度Ｔｃ（例えば６０℃）未満になると、下流側貯湯タンク２１の温水によっては循環水温Ｔ２を十分に上昇させることができなくなる。
【００５０】
そこでこのような場合には、図４に示すように、制御部６０は、貯湯弁５１及び給水弁５６を開状態とし、上記した給湯温度Ｔ１に基づく混合弁５３の制御を停止した状態を維持する。
【００５１】
これにより、給湯配管６５の温水は、循環配管６６及び第２分岐管６８を介して貯湯タンク２２に戻される。その結果、上流側貯湯タンク２３に貯留されている冷水が押出されて温水生成手段１０の冷水入口へ供給され、温水生成手段１０で加熱されて高温の温水となり、貯湯配管６１及び給湯配管６４を介して循環槽３０へ供給される。
【００５２】
なお、混合弁５３の制御は停止したまま（給水分岐管６３側は全閉）であるので、温水生成手段１０で生成された高温の温水には冷水が混合されない。また、循環槽３０にはその下部から高温温水が供給されるため、自然対流により循環槽３０内の温水は攪拌されて、循環槽３０内部の水温はほぼ均一となる。  
また、この場合、給湯口４０で温水の使用が開始されれば直ちに給湯できるようにするため、給湯弁５２は開状態としておく。
【００５３】
なお、循環する温水について、ポンプ７０から吐出される量と温水生成手段１０に吸入される量はほぼ同量であるとし、また温水生成手段１０から吐出される量とポンプ７０に吸入される量はほぼ同量であるとするので、給湯弁５２が開状態であっても下流側貯湯タンク２１には温水はほとんど流入しない。
【００５４】
こうして循環槽３０に温水生成手段１０で生成された高温温水が供給されることにより循環水温Ｔ２は上昇し、第２の所定温度Ｔｂに達すると、制御部６０は再び第１循環弁５４を開状態とし、第２循環弁５５を閉状態とし、給湯水温Ｔ１に基づく混合弁５３の制御を再開して図２の状態となる。
【００５５】
なお、下流側貯湯タンク２１の温水は、所定温度Ｔｃ未満であるが、上流側貯湯タンク２３には所定の温度（例えば、６０℃）以上の温水が貯留されている場合、温水生成手段１０で加熱すると熱効率が下がるため、従来通り、循環系統の温水を温水生成手段１０で加熱することとしてもよい。すなわち、開閉弁５７を開き、第３分岐管７１を介して、循環系統の温水を温水生成手段１０に供給し、そこで加熱して再び循環系統へ戻すこととしてもよい。この場合以外は、開閉弁５７は閉じているものとする。
【００５６】
また、上記のような温水の循環が成り立つためには、貯湯槽２０には高温（例えば、８５℃程度）の温水が貯留され、循環槽３０には給湯口４０に供給する温水温度である中温（例えば、６５℃程度）の温水が貯留されていることが前提となる。
【００５７】
図５は、以上に説明した制御の処理をフロー図にまとめたものである。まず、循環水温Ｔ２が温度Ｔａを上回れば（Ｓ５０２：ＹＥＳ）、第１循環弁５４を開き、第２循環弁５５を閉じることにより（Ｓ５０４）、給湯配管６５の温水が、循環配管６６及び第１分岐管６７を介して循環槽３０へ循環する状態（図２）とする。
【００５８】
また、循環水温Ｔ２が温度Ｔａ以下であれば（Ｓ５０２：ＮＯ）、第１循環弁５４を閉じ、第２循環弁５５を開くことにより（Ｓ５０６）、給湯配管６５の温水は、循環配管６６及び第２分岐管６８を介して貯湯槽２０へ送られる。さらに、貯湯水温Ｔ３がＴｃを上回れば（Ｓ５０８：ＹＥＳ）、給湯弁５２を開状態とし（Ｓ５１０）、給湯配管６５の温水が、循環配管６６及び第２分岐管６８を介して下流側貯湯タンク２１へ戻され、下流側貯湯タンク２１の高温の温水が、給湯配管６４を介して循環槽３０へ供給される状態（図３）とする。なお、この場合は、給湯温度Ｔ１に基づく混合弁５３の制御を停止し給水分岐管６３側を全閉にして、貯湯槽２０の下流側貯湯タンク２１の高温の温水に冷水が混合されないようにする（Ｓ５１０）。
【００５９】
一方、給湯配管６５の温水が貯湯槽２０へ送られている場合であって（Ｓ５０６）貯湯水温Ｔ３がＴｃ以下である場合は（Ｓ５０８：ＮＯ）、貯湯弁５１及び給水弁５６を開き、温水生成手段１０を運転させることにより（Ｓ５１４）、給湯配管６５の温水が、循環配管６６及び第２分岐管６８を介して貯湯タンク２２へ戻され、さらに、上流側貯湯タンク２３に貯留されている冷水は、押出されて温水生成手段１０へ供給され、ここで加熱されて高温の温水となり貯湯配管６１と給湯配管６４とを介して循環槽３０へ供給される状態（図４）となる。なお、この場合は、給湯温度Ｔ１に基づく混合弁５３の制御を停止し給水分岐管６３側を全閉にして、貯湯槽２０の下流側貯湯タンク２１の高温の温水に冷水が混合されないようにする（Ｓ５１４）。
【００６０】
さらに、Ｓ５１０又はＳ５１４の処理の後も、循環水温Ｔ２がＴｂ以下であれば（Ｓ５１２：ＮＯ）、Ｓ５０８に戻る。一方、循環水温Ｔ２がＴｂを上回れば（Ｓ５１２：ＹＥＳ）、上記Ｓ５０４へ進み、給湯配管６５の温水は、循環配管６６及び第１分岐管６７を介して循環槽３０へ循環する状態（図２）とする。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態では、給湯配管６５の温水を循環槽３０を介して循環させている間に循環水温Ｔ２が第１の所定温度Ｔａ未満に低下すると、循環水温Ｔ２が第２の所定温度Ｔｂに達するまで、給湯配管６５の温水を下流側貯湯タンク２１を介して循環させることにより、循環水温Ｔ２を第１の所定温度Ｔａと第２に所定温度Ｔｂとの間に維持することができる。さらに、下流側貯湯タンク２１内の温水温度が低下した場合であっても、上流側貯湯タンク２３内の冷水を温水生成手段１０で加熱して高温となった温水を循環させることにより、循環水温Ｔ２を第１の所定温度Ｔａと第２の所定温度Ｔｂとの間に維持することができる。これにより、例えば深夜等のように給湯口４０からの給湯量が少なく、給湯配管６４，６５内の温水が冷めやすい場合にも、給湯口４０が開けられたときに直ちに所望温度の温水を給湯することが可能となる。
【００６２】
また、循環配管６６の温水の加熱を、上記特許文献１に記載された従来技術のようにヒートポンプである温水生成手段１０により行うのではなく、貯湯槽２０に循環させることにより行っているため、冷め切っていない循環温水をヒートポンプで加熱することによる熱効率の低下を招くことなく、効率的に循環配管６６の温水を加熱することができ、システム全体の熱効率が向上する。
【００６３】
さらに、上記従来技術のように、循環槽内の温水が冷めた場合にヒートポンプで加熱する場合は、循環槽内の温水をその下部から排出してヒートポンプへ供給し、ヒートポンプで加熱された温水を循環槽の上部から供給する構成となる。このため、循環槽内の水温を均一にするために、例えば、循環槽の下部配管から上部配管へポンプで温水を強制的に供給するなどにより循環槽内部を攪拌する手段が必要になる。これに対して、本実施形態では、上記のとおり、貯湯槽２０の高温温水が循環槽３０へその下部から供給されることで循環槽３０内部の温水が自然対流により攪拌される。このため、循環槽３０の内部を攪拌するための手段を別途設けることが不要となり、その分、コスト削減を図ることが可能となる。
【００６４】
［実施例２］
図６は、本発明の第２実施例として説明する給湯システム２の全体構成図である。同図に示すように、この給湯システム２は、温水生成手段１０、貯湯槽２５、循環槽３０、制御部６０、加圧ポンプ７５、循環ポンプ７６、蓄熱用給水弁８１、蓄熱加温用貯湯弁８２、循環加温用供給弁８３、加温用給水弁８４、三方弁８５（温度制御弁）、循環加温切替弁８６、及び循環加温用戻り弁８７を備えている。なお、蓄熱用給水弁８１、蓄熱加温用貯湯弁８２、循環加温用供給弁８３、加温用給水弁８４、及び循環加温切替弁８６は、いずれも開放弁である。
【００６５】
温水生成手段１０は、例えば冷媒に二酸化炭素を用いたヒートポンプ等の熱源機であって、常温の冷水（例えば、１０〜２５℃程度）を加熱して温水（例えば９０℃程度）とする。なお、以下の説明において、「温水生成手段１０を機能させる」とは、温水生成手段１０が加熱動作を行っている状態をいい、「温水生成手段１０の機能を停止させる」とは、温水生成手段１０が少なくとも加熱動作を停止している状態をいうものとする。
【００６６】
貯湯槽２５はパネル等を用いて構成された開放式である。なお、一般に開放式の貯湯槽２５は、第１実施例における密閉式の貯湯槽２０に比べて貯湯タンクの容量が大きく安価である。  
貯湯槽２５には貯湯槽２５内の水温を検出する貯湯水温センサ３３が設けられている。貯湯水温センサ３３によって測定される水温Ｔ５は、電気信号に変換されて制御部６０に入力される。  
循環槽３０には、給湯口４０に供給される温水が貯留される。循環槽３０には、循環槽３０内の水温を検出するための給湯水温センサ３２が設けられている。給湯水温センサ３２によって測定された水温Ｔ２は電気信号に変換されて制御部６０に入力される。
【００６７】
制御部６０は、貯湯水温センサ３３や循環水温センサ３２から送られてくる信号に応じて給湯システム２の動作を制御する。具体的には、制御部６０は、貯湯水温センサ３３や循環水温センサ３２から送られてくる信号に応じて、蓄熱用給水弁８１、蓄熱加温用貯湯弁８２、循環加温用供給弁８３、加温用給水弁８４、循環加温切替弁８６、及び循環加温用戻り弁８７の開閉状態を制御する。  
また、制御部６０は、加圧ポンプ７５や循環ポンプ７６の運転・停止を制御する。さらに、制御部６０は、三方弁８５の温水入口、温水出口、及び冷水入口のそれぞれの開閉状態を制御する。
【００６８】
なお、図６、及び後述する図７乃至１０に示す制御部６０に入る方向に向く矢印は、各矢印に付した符号に対応するセンサからの検出信号の流れを示している。また、制御部６０から出る方向に向く矢印は、各矢印に付した符号に対応するバルブ又はポンプを制御するための制御信号の流れを示している。
【００６９】
図６に示すように、温水生成手段１０の冷水入口には、蓄熱用給水弁８１を介して冷水が流通される給水配管９１が接続されている。また、温水生成手段１０の温水出口には、温水生成手段１０により生成された温水を貯湯槽２５の温水入口に供給する給温水配管９２が接続されている。
【００７０】
貯湯槽２５の温水出口には、貯湯槽２５内に貯留された温水を同図に示す循環配管９４に供給する給湯配管９３が接続されている。また、上記循環配管９４の経路中には循環槽３０が設けられている。循環経路９４は貯湯槽２５から供給される温水を循環させる。循環槽３０は、その底部に温水入口が設けられ、またその上部に温水出口が設けられている。
【００７１】
温水生成手段１０と給湯配管９３との間には、給温配管９２の途中から分岐する循環加温用配管９２１が設けられている。循環加温用配管９２１は、温水生成手段１０により生成される温水を、貯湯槽２５を経由せずに給湯配管９３に直接供給する際に用いられる。
【００７２】
循環配管９４と温水生成手段１０との間には、循環配管９４の途中から分岐する、循環配管９４の温水を給水配管９１に戻すための循環温水戻り配管９５が設けられている。また、貯湯槽２５と温水生成手段１０との間には、給湯配管９３の途中から分岐する、貯湯槽２５内の温水を給水配管９１に戻すための加温用戻り配管９３１設けられている。
【００７３】
給温水配管９２の経路中に設けられる蓄熱加温用貯湯弁９２は、当該給温水配管９２による温水の貯湯槽２５への供給を制御する。循環加温用配管９２１の経路中に設けられる循環加温用供給弁８３は、当該循環加温用配管９２１による給湯配管９３への温水の供給を制御する。給湯配管９３の経路中に設けられる三方弁８５は、循環配管９４に供給する温水の温度を制御する。
【００７４】
循環温水戻り配管９５が循環配管９４から分岐する部分よりも循環槽３０の温水入口寄りには、前述の循環加温切替弁８６が設けられている。また、循環温水戻り配管９５の経路中には、前述の循環加温用戻り弁８７が設けられている。また、加温用戻り配管９３１の経路中には、前述した加温用給水弁８４が設けられている。
【００７５】
給湯配管９３の経路中には、当該給湯配管９３を流れる温水を加圧するための給湯加圧ポンプ７５が設けられている。また、循環配管９４の経路中には、当該循環配管９４を流れる温水を加圧するための循環ポンプ７６が設けられている。
【００７６】
次に、以上に説明した構成からなる給湯システム２の動作について説明する。  
前述したように、第１実施例における給湯システム１の場合、貯湯槽２０のタンク２１は常時満杯となっているため、タンク２１上部に配管を接続することで自然対流によってタンク２１上部に溜まった高温の温水を容易に取り出すことができる。
【００７７】
しかし本実施例の給湯システム２では開放式の貯湯槽２５を用いているため、第１実施例のようにタンクが常時満杯になっている訳ではなく、貯湯槽２５上部からは高温の温水を取り出すことができない。また、熱効率の観点からは、貯湯槽２５の貯湯量はなるべく増やさないように運転することが好ましい。
【００７８】
そこで以上のような観点から、開放式の貯湯槽２５を用いた場合でも給湯口４０に所定温度の温水を常時供給でき、かつ、効率的な運転が行われるようにするために、本実施例の給湯システム２は、制御部６０が給湯システム２に設けられている温度センサや水位センサから供給される信号に基づくフィードバック制御を行うことにより、次の４つの動作モード（以下、蓄熱運転モード、貯湯槽加温モード、循環加温モード（給湯無し）、及び循環加温モード（給湯有り））で動作するように構成している。
【００７９】
まず、４つの動作モードのうち蓄熱運転モードについて図７とともに説明する。  
制御部６０は、貯湯槽２５に設けた水位センサ３８等から送られてくる水位を示す信号に基づいて、貯湯槽２５内に貯留される温水の水位をリアルタイムに監視している。  
制御部６０は、貯湯槽２５内に貯留される温水の水位が所定値以下になると蓄熱運転モードによる運転を開始する。
【００８０】
蓄熱運転モードにおいて、制御部６０は、蓄熱用給水弁８１、蓄熱加温用貯湯弁８２、及び循環加温切替弁８６を開状態とし、循環加温用供給弁８３、加温用給水弁８４、及び循環加温用戻り弁８７を閉状態とする。
【００８１】
また、蓄熱運転モードにおいて、制御部６０は、温水生成手段１０を機能させ、貯湯槽２５に温水（例えば９０℃）が供給されるようにする。また、制御部６０は、循環配管９４に供給する温水の温度が所定温度（例えば６０℃）に維持されるように、三方弁８５を制御する。なお、制御部６０は、図示しない温度センサによって三方弁８５の温水出口における温水の温度を監視しており、制御部６０は、この温度に基づいて三方弁８５を制御する。
【００８２】
また、制御部６０は、三方弁８５に供給される温水が所定圧に保たれるように、給湯加圧ポンプ７５を制御する。また、制御部６０は、循環配管９４を流れる温水が所定圧に保たれるように、循環ポンプ７６を制御する。なお、制御部６０は、図示しない圧力センサによって三方弁８５の温水入口における温水の圧力を監視しており、制御部６０は、この圧力に基づいて加圧ポンプ７５を制御する。また、制御部６０は、図示しない圧力センサによって循環配管９４を流れる温水の圧力を監視しており、制御部６０は、この圧力に基づいて加圧ポンプ７５を制御する。
【００８３】
なお、負荷の有無（給湯口４０の使用の有無）は、必ずしも蓄熱運転モードが開始されるための条件ではない。
【００８４】
このように、貯湯槽２５の水位が所定値以下になった場合には、制御部６０により蓄熱運転モードでの動作が自動的に開始される。このため、貯湯槽２５の温水の水位を、温水の温度を所定温度に保ったまま一定に保つことができる。
【００８５】
次に、貯湯槽加温モードについて図８とともに説明する。制御部６０は、貯湯槽２５に設けた温度センサ３３から送られてくる、貯湯槽２５の温度Ｔ５を示す信号に基づいて、貯湯槽２５内に貯留される温水の温度をリアルタイムに監視している。  
制御部６０は、貯湯槽２５内の温水の温度Ｔ５が所定値以下になると貯湯槽加温モードによる運転を開始する。
【００８６】
貯湯槽加温モードにおいて、制御部６０は、蓄熱加温用貯湯弁８２、及び循環加温切替弁８６を開状態とし、一方、蓄熱用給水弁８１、循環加温用供給弁８３、加温用給水弁８４、及び循環加温用戻り弁８７をいずれも閉状態とする。
【００８７】
また、貯湯槽加温モードにおいて、制御部６０は、温水生成手段１０を機能させ、貯湯槽２５に温水（例えば９０℃）が供給されるようにする。また、制御部６０は、循環配管９４に供給する温水の温度が所定温度（例えば６０℃）に維持されるように、三方弁８５を制御する。
【００８８】
また、制御部６０は、三方弁８５に供給される温水が所定圧に保たれるように、給湯加圧ポンプ７５の運転を制御する。また、制御部６０は、循環配管９４を流れる温水が所定圧に保たれるように、循環ポンプ７６の運転を制御する。
【００８９】
なお、負荷の有無（給湯口４０の使用の有無）は、必ずしも貯湯槽加温モードが開始されるための条件ではない。
【００９０】
このように、貯湯槽２５内の温水の温度Ｔ５が所定値以下になった場合には、制御部６０により貯湯槽加温モードでの動作が自動的に開始される。このため、貯湯槽２５の温水の温度を一定に保つことができる。
【００９１】
次に、循環加温モード（給湯無し）について図９とともに説明する。制御部６０は、例えば循環配管９４の経路中に設けた図示しない水量計から送られてくる流量を示す信号に基づいて負荷の有無（給湯口４０の使用有無）を監視している。また、制御部６０は、循環槽３０に設けた温度センサ３２から送られてくる、循環槽３０の温度Ｔ２を示す信号に基づいて、循環槽３０内に貯留される温水の温度をリアルタイムに監視している。
【００９２】
制御部６０は、負荷が無く（給湯口４０を使用していない）、かつ、循環槽３０内の温水の温度Ｔ２が所定温度を下回った場合に循環加温モード（給湯無し）による運転を開始する。  
循環加温モード（給湯無し）において、制御部６０は、循環加温用供給弁８３、循環加温切替弁８６、及び循環加温用戻り弁８７を開状態とし、一方、蓄熱用給水弁８１、蓄熱加温用貯湯弁８２、及び加温用給水弁８４をいずれも閉状態とする。
【００９３】
また、循環加温モード（給湯無し）では、制御部６０は、温水生成手段１０を機能させ、貯湯槽２５に温水（例えば９０℃）が供給されるようにする。また、制御部６０は、循環配管９４に供給する温水の温度が上昇するように（例えば９０℃）、三方弁８５を制御する。そして、循環槽３０内の温水の温度Ｔ２が所定温度まで上昇すると、制御部６０は、循環配管９４に供給される温水の温度が通常の温度（例えば６０℃）となるように、三方弁８５を制御する。
【００９４】
また、制御部６０は、三方弁８５に供給される温水が所定圧に保たれるように、給湯加圧ポンプ７５の運転を制御する。また、制御部６０は、循環配管９４を流れる温水が所定圧に保たれるように、循環ポンプ７６の運転を制御する。
【００９５】
このように、負荷が無く（給湯無し）、かつ、循環槽３０内の温水の温度Ｔ２が所定温度を下回った場合には、制御部６０により循環加温モード（給湯無し）での動作が自動的に開始される。
【００９６】
ここで循環加温モード（給湯無し）では、放熱量の大きな開放式の貯湯槽２５からではなく、温水生成手段１０によって昇温された温水が直接循環槽３０に供給される。このため、循環槽３０内の温水の温度Ｔ２が低下した場合でも、循環槽３０に高温の温水を迅速に供給することができ、効率よく循環槽３０の温度Ｔ２を所定値に復帰させることができる。
【００９７】
次に、循環加温モード（給湯有り）について図１０とともに説明する。制御部６０は、例えば循環配管９４の経路中に設けた図示しない水量計から送られてくる流量を示す信号に基づいて負荷の有無を監視している。また、制御部６０は、循環槽３０に設けた温度センサ３２から送られてくる、循環槽３０の温度Ｔ２を示す信号に基づいて、循環槽３０内に貯留される温水の温度をリアルタイムに監視している。
【００９８】
制御部６０は、負荷が有り（給湯口４０を使用している）、かつ、循環槽３０内の温水の温度Ｔ２が所定温度を下回った場合に循環加温モード（給湯有り）による運転を開始する。  
循環加温モード（給湯有り）において、制御部６０は、循環加温切替弁８６については開状態とする。  
循環加温モード（給湯有り）では、制御部６０は、循環配管９４に供給する温水の温度が所定温度（例えば９０℃）まで上昇するように三方弁８５を制御する。そして、循環槽３０内の温度Ｔ２が所定温度まで上昇すると、制御部６０は、循環配管９４に供給される温水の温度が通常の温度（例えば６０℃）となるように、三方弁８５を制御する。
【００９９】
なお、循環加温モード（給湯有り）では、三方弁８５の温水入口には、貯湯槽２５から温水が供給される。  
また、制御部６０は、三方弁８５に供給される温水の水圧が所定圧に保たれるように、給湯加圧ポンプ７５の運転を制御する。また、制御部６０は、循環配管９４を流れる温水の水圧が所定圧に保たれるように、循環ポンプ７６の運転を制御する。
【０１００】
このように、負荷が有り（給湯有り）、かつ、循環槽３０内の温水の温度Ｔ２が所定温度を下回った場合には、制御部６０により循環加温モード（給湯有り）での動作が自動的に開始される。また、循環加温モード（給湯無し）では、貯湯槽２５からの温水が直接循環槽３０に供給される。従って、循環槽３０内の温水の温度Ｔ２が低下した場合でも、循環槽３０に高温の温水を確実に供給することができ、かつ、効率よく循環槽３０の温度を所定値に保つことができる。
【０１０１】
また、温水は循環槽３０の底部に設けられた温水入口から供給され、これにより循環槽３０内の温水が自然撹拌される。このため、循環槽３０内全体の温度を速やかに上昇させることができる。
【０１０２】
なお、以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の実施形態である給湯システム１の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態である給湯システム１における温水の循環の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態である給湯システム１における温水の循環の別の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態である給湯システム１における温水の循環の別の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態である給湯システム１における開閉弁の制御のフローを示す図である。
【図６】本発明の実施形態である給湯システム２の全体構成図である。
【図７】蓄熱運転モードを説明する給湯システム２の全体構成図である。
【図８】貯湯加温モードを説明する給湯システム２の全体構成図である。
【図９】循環加温モード（給湯無し）を説明する給湯システム２の全体構成図である。
【図１０】循環加温モード（給湯有り）を説明する給湯システム２の全体構成図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  給湯システム                  １０  温水生成手段
２０  貯湯槽                        ２５  貯湯槽（開放型）
２１  下流側貯湯タンク              ２２  貯湯タンク
２３  上流側貯湯タンク              ３０  循環槽
３１  水温センサ                    ３２  給湯水温センサ
３３  貯湯水温センサ                ３４  上流側水温センサ
３８  水位センサ                    ４０  給湯口
５１  貯湯弁                        ５２  給湯弁
５３  混合弁                        ５４  第１循環弁
５５  第２循環弁                    ５６  給水弁
５７  開閉弁                        ６０  制御部
６１  貯湯配管                      ６２  給水配管
６３  給水分岐管                    ６４、６５  給湯配管
６６  循環配管                      ６７  第１分岐管
６８  第２分岐管                    ６９  タンク接続管
７０  ポンプ                        ７１  第３分岐管
７５  加圧ポンプ                    ７６  循環ポンプ
８１  蓄熱用給水弁                  ８２  蓄熱加温用貯湯弁
８３  循環加温用供給弁              ８４  加温用給水弁
８５  三方弁                        ８６  循環加温切替弁
８７  循環加温用戻り弁              ９１  給水配管
９２  給温水配管                    ９２１  循環加温用配管
９３  給湯配管                      ９３１  加温用戻り配管
９４  循環配管                      ９５  循環温水戻り配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008145096.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2008145096.tif 000008
【図７】
2008145096.tif 000009
【図８】
2008145096.tif 000010
【図９】
2008145096.tif 000011
【図１０】
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