(57)【要約】【課題】貯湯式給湯システムにおいて、排熱利用により無駄なエネルギーを消費することなく、即湯システムを実現できる技術を提供する。【解決手段】発電運転中は弁Ｖ１が開となる。これにより、保温回路Ｒ４内の低温となった滞留水は回路内を循環し、合流点Ｐ３において熱交換器５を通過して加熱された貯湯回路Ｒ３を流れる循環水（湯）と混合する。これにより、給湯配管Ｌ２、保温配管Ｌ５内の低温水も加熱・保温されることになる。この場合、発電運転制御が給湯使用頻度の高い時間帯に合わせて行われるため、保温回路Ｒ４内の水もこの時間帯には保温状態にあり、使用者は湯待ちすることなく快適な給湯使用が可能となる。  【選択図】図１
2008267652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排熱源から排熱を回収する排熱回収回路と、
貯湯タンクと、循環ポンプと、を備え、排熱回収回路から受熱して、お湯として貯湯タンクに蓄える貯湯回路と、
貯湯タンク内のお湯を端末給湯栓に供給する給湯配管と、
を備えた貯湯式給湯システムであって、
端末給湯栓近傍で給湯配管から分岐して、循環ポンプ上流側で貯湯回路に接続する保温用配管を、さらに備え、
かつ、給湯配管と、保温用配管と、前記循環ポンプと、を含んで給湯保温回路を構成して成ることを特徴とする貯湯式給湯システム。
【請求項２】
前記排熱源が、ガスエンジンによる発電排熱であることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯システム。
【請求項３】
前記給湯配管は、経路中に補助熱源機を、さらに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の貯湯式給湯システム。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の貯湯式給湯システムにおいて、
前記貯湯回路が前記排熱回収回路から受熱するときに、前記給湯保温回路内の滞留水を循環することを特徴とする貯湯式給湯システムにおける給湯配管保温運転方法。
【請求項５】
請求項３に記載の貯湯式給湯システムにおいて、
前記貯湯回路が前記排熱回収回路から受熱していないときに前記給湯保温回路内の滞留水の循環を行うときは、前記補助熱源機を稼動させることを特徴とする貯湯式給湯システムにおける給湯配管保温運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯式給湯システム及びその運転方法に係り、特に、貯湯式給湯システムの給湯配管保温に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発電等に伴い発生する排熱を回収して貯湯タンクに蓄える貯湯式給湯システムが、家庭用コージェネレーション・システムとして注目されている。図８に、この方式による貯湯式給湯システム１００を示す。貯湯式給湯システム１００においては、発電ユニット１０２の運転開始に伴い循環ポンプ１０５の運転が開始され、排熱回収回路Ｒ１１を熱媒が循環する。同時に循環ポンプ１０４の運転が開始され、貯湯タンク１０１内の水（湯）が貯湯回路Ｒ１０を循環する。排熱回収回路Ｒ１１と貯湯回路Ｒ１０は熱交換器１０３で熱交換し、貯湯タンク１０１の水は加熱されて蓄えられる。一方、給湯使用時には、貯湯タンク内のお湯は開栓により給湯配管１０６を経由して給湯栓１０７に供給される。
【０００３】
しかしながら、貯湯式給湯システムにおいては複数箇所にお湯を供給する例が一般的であり、貯湯タンク設置場所と給湯栓設置箇所が離れていることが多い。従って、給湯栓を開いてからお湯が到達するまでの待ち時間が長くなり、特に短時間の給湯栓開閉が繰り返される場合、お湯が到達する前に使用終了してしまうこともあり得る。このため、冬季には常に冷水が供給されることになり、快適性に欠けるという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するために、給湯管内のお湯を循環する回路を設けて、回路を断続的に加熱することにより、即湯を可能とする技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。図９は、このような即湯タイプ貯湯式給湯システム２００の構成を示すものである。給湯システム２００は、貯湯タンク２０１と加熱器２０２と循環ポンプ２０７とこれらを結ぶ配管Ｌ２２、Ｌ２４、Ｌ２０により構成される第一の循環回路２１０と、加熱器２０２と給湯栓２０４とこれらを結ぶ配管Ｌ２４、Ｌ２１、Ｌ２３により構成される第二の循環回路２１１と、により構成されている。さらに第一の循環回路２１０と第二の循環回路２１１とは、切替バルブ２０３ａ、２０３ｂにより、お湯の流路を適宜切り替えることができるように構成されている。
【０００５】
このようなシステムにおいて、給湯時には貯湯タンク２０１から配管Ｌ２０→Ｌ２１を経由して給湯栓２０４にお湯が供給される。また、第二の循環回路内に温度センサ２０６を備え、所定の温度以下になったときは第二の循環回路を加熱器２０２で加熱して保温する。
【特許文献１】特開平９−２４３１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の即湯システムにおいては、即湯運転を行うためにバルブの切替えが必要であり、また加熱器を稼動させるために余分なエネルギーを消費するという問題がある。また、配管内温度に基づいて保温制御を行うため、給湯使用しない時間帯にも保温運転が行われるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためのものであって、貯湯式給湯システムにおいて、排熱利用により無駄なエネルギーを消費することなく、即湯システムを実現できる技術を提供するものである。本発明は、以下の内容を要旨とする。すなわち、
請求項１の発明は、排熱源から排熱を回収する排熱回収回路と、貯湯タンクと、循環ポンプと、を備え、排熱回収回路から受熱して、お湯として貯湯タンクに蓄える貯湯回路と、
貯湯タンク内のお湯を端末給湯栓に供給する給湯配管と、を備えた貯湯式給湯システムであって、端末給湯栓近傍で給湯配管から分岐して、循環ポンプ上流側で貯湯回路に接続する保温用配管を、さらに備え、かつ、給湯配管と、保温用配管と、前記循環ポンプと、を含んで給湯保温回路を構成して成ることを特徴とする貯湯式給湯システムである。
上記発明において、排熱源としてガスエンジンによる発電排熱を用いることができる（請求項２）。
さらに、給湯配管経路中に補助熱源機を、さらに備えることができる（請求項３）。
【０００８】
請求項４の発明は、上記各貯湯式給湯システムにおいて、貯湯回路が排熱回収回路から受熱するときに、給湯保温回路内の滞留水を循環することを特徴とする貯湯式給湯システムにおける給湯配管保温運転方法である。
請求項５の発明は、請求項３に記載の貯湯式給湯システムにおいて、前記貯湯回路が前記排熱回収回路から受熱していないときに前記給湯保温回路内の滞留水の循環を行うときは、前記補助熱源機を稼動させることを特徴とする貯湯式給湯システムにおける給湯配管保温運転方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、排熱を利用して給湯配管部の保温が可能となるため、別途エネルギーを要することなく省エネ性の向上に資する。
また、前記排熱源としてガスエンジンによる発電排熱を用いる発明にあっては、発電排熱が発生する時間帯は電力及び熱需要が大きい時間帯でもあるため、使用者が必要とするタイミングで給湯配管部の保温が可能となる。
また、既に実用化されている製品の構成を利用して、システム構築できるため、コストダウンが可能という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図１乃至７を参照してさらに詳細に説明する。なお、重複符号による混乱回避のため、各図において同一構成には同一符号を用いている。なお、本発明の範囲は特許請求の範囲記載のものであって、以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【００１１】
（第一の実施形態）
図１は、本実施形態に係る貯湯式給湯システム１の全体構成を示す図である。貯湯式給湯システム１は、貯湯タンク２と、ガスエンジン、発電機、排熱熱交換器等を備えた発電ユニット３と、発電排熱を回収する熱交換器５と、循環ポンプ６、７と、端末給湯栓８と、これらを結ぶ配管Ｌ１乃至Ｌ５と、を主要構成として備えている。これらにより、以下に示す給水・給湯系統Ｒ１と、３つの循環回路Ｒ２〜Ｒ４が構成されている。なお、貯湯タンク２、熱交換器５、循環ポンプ６、７等は、同図一点鎖線で示す貯湯ユニットとして筐体１０内に格納されている。
給水・給湯系統Ｒ１は、貯湯タンク２と、貯湯タンク２に水道水を供給する給水配管Ｌ１と、貯湯タンク内のお湯を給湯栓８に供給する給湯配管Ｌ２により構成されており、給湯需要時には給湯栓８の開栓により、同図太線で示す経路で貯湯タンク内のお湯が供給される。
【００１２】
排熱回収回路Ｒ２は、発電ユニット３と、熱交換器５と、循環ポンプ７と、これらを結ぶ配管Ｌ４を備え、回路内を熱媒が循環するように構成されている。
貯湯回路Ｒ３は、貯湯タンク２と、熱交換器５と、循環ポンプ６と、開閉弁Ｖ２と、これらを結ぶ配管Ｌ３及び給湯配管Ｌ２の一部（Ｐ１−Ｐ５間）により構成されている。貯湯タンク内には温度センサＳ１乃至Ｓ４が配設されており、タンク内各部温度を計測して貯湯状態を確認できるように構成されている。
保温回路Ｒ４は、給湯配管Ｌ２と、配管Ｌ３と給湯栓８とを結ぶ保温配管Ｌ５と、配管Ｌ３の一部（Ｐ１−Ｐ２間）と、配管Ｌ５経路中に配設された開閉弁Ｖ１及び循環ポンプ６により構成されている。
さらに、貯湯式給湯システム１は不図示の制御部を備えており、給湯使用頻度の高い時間帯に予め貯湯タンク２にお湯が蓄えられた状態にするため、タイマー又は手動により発電ユニット３の発停を制御し、発電排熱をお湯として貯湯タンク２に回収するように構成されている。
【００１３】
次に図２を参照して、発電運転時の貯湯タンク２への貯湯制御と、同時に行われる保温回路Ｒ４の保温制御について説明する。発電運転の開始に伴い循環ポンプ７の運転が開始され、排熱回収回路Ｒ２内を熱媒が循環する。同時に弁Ｖ２開及び循環ポンプ６の運転が開始され、貯湯貯湯タンク２内の水（湯）が回路Ｒ３内を循環する。両回路は熱交換器５において熱交換し、貯湯タンク内の水は加熱されてお湯として蓄えられる。この間、タンク内のお湯の温度は温度センサＳ１乃至Ｓ４により計測され、各温度センサの読み値から貯湯タンク２に貯湯されている熱量が演算され、必要熱量に到達した時点で発電運転が停止される。
【００１４】
発電運転中は弁Ｖ１が開となる。これにより、保温回路Ｒ４内の低温となった滞留水は回路内を循環し、合流点Ｐ３において熱交換器５を通過して加熱された貯湯回路Ｒ３を流れる循環水（湯）と混合する。これにより、給湯配管Ｌ２、保温配管Ｌ５内の低温水も加熱・保温されることになる。この場合、上述のように発電運転制御が給湯使用頻度の高い時間帯に合わせて行われるため、保温回路Ｒ４内の水もこの時間帯には保温状態にある。従って、使用者は湯待ちすることなく、快適な給湯使用が可能となる。
なお、本実施形態では貯湯タンク２の貯湯を、発電ユニットの排熱のみに依存する形態としたが、貯湯タンク内にヒータ等の他の熱源を持ち、両者により加熱する形態とすることもできる。
また、本実施形態では発電排熱を回収して貯湯する形態を示したが、これに限らず、例えばヒートポンプサイクルによる凝縮熱を回収して貯湯する貯湯システムに応用することも可能である。
【００１５】
（第二の実施形態）
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図３は、本実施形態に係る貯湯式給湯システム２０の全体構成を示す図である。貯湯式給湯システム２０が貯湯式給湯システム１と異なる点は、給湯配管Ｌ２経路中に補助熱源機２２を備えていることである。これにより、貯湯温度が低い場合に補助熱源機２２により加熱することによって、設定温度の給湯が可能となる。
また、給水配管Ｌ１からＰ２で分岐して給湯配管Ｌ２に接続する、給水配管Ｌ６を備えていることである。配管Ｌ２との接続点には混合比例弁２３が配設されており、貯湯タンク２から供給される高温のお湯を設定温度にして給湯できるように構成されている。
さらに、給湯配管Ｌ２経路中に配管内温度計測用の温度センサＳ５を備えている。その他の構成は貯湯式給湯システム１と同一であるので、説明を省略する。
以下、貯湯式給湯システム２０における保温回路Ｒ４の保温制御方法について説明する。まず、発電運転時の保温制御については、第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００１６】
次に、図４を参照して、発電運転時間帯でなく、かつ、貯湯タンク内の湯温が低い場合の保温運転制御について説明する。この場合、温度センサＳ５の検知温度が下限温度（例えば１５℃）以下になったときは、弁Ｖ１開、循環ポンプ６及び補助熱源機２２の運転を開始する。そして上限温度（例えば２５℃）に達したときは運転を停止する。これにより、同図太線で示すように保温回路Ｒ４内の滞留水は循環し、一定温度範囲に収まるように加熱制御されるため、回路内の保温が可能となる。
【００１７】
（第三の実施形態）
さらに、本発明の他の実施形態について説明する。図５は、貯湯式給湯システム３０の全体構成を示す図である。貯湯式給湯システム３０が貯湯式給湯システム２０と異なる点は、暖房回路Ｒ５及び暖房加熱回路Ｒ６をさらに備えていることである。
暖房回路Ｒ５は、配管Ｌ５経路中に設けられた高温暖房熱交換器３３と、配管Ｌ４経路中に設けられた低温暖房熱交換器３２と、循環ポンプ３４と、不図示の端末機器（床暖房パネル等）及びこれらを結ぶ暖房配管Ｌ７により構成されている。
【００１８】
暖房加熱回路Ｒ６は、補助熱源機２２と、給湯配管Ｌ２（Ｐ１−Ｐ７間）と、給湯配管Ｌ２と保温配管Ｌ５を結ぶ配管Ｌ８と、保温配管Ｌ５（Ｐ８−Ｐ３間）及びその経路中に設けられた熱交換器３３と、開閉弁Ｖ１と、分岐Ｐ７に設けられた三方弁Ｖ４と、により構成されている。さらに保温配管Ｌ５の配管Ｌ８との合流点Ｐ８の上流側には、開閉弁Ｖ３が配設されている。その他の構成は貯湯式給湯システム２０と同一であるので、説明を省略する。なお、貯湯式給湯システム２０と同様に、設定給湯温度維持のための分岐給水配管及び混合比例弁を備えているが、図示を省略している。
【００１９】
次に、貯湯式給湯システム３０の給湯及び保温制御について説明する。
給湯制御については、給湯栓８の開栓により貯湯タンク内のお湯が供給される点については、第一の実施形態と同一である。また、貯湯温度が低いときに補助熱源機２２により加熱して設定温度の給湯可能とする点についても、第二の実施形態と同一である。
次に図６を参照して、発電運転時の貯湯タンク２への貯湯制御、及び同時に行われる保温回路Ｒ４の保温制御について説明する。排熱回収回路Ｒ２及び貯湯回路Ｒ３の運転制御については、上述の各実施形態と同一である。さらに、発電運転中は弁Ｖ１、Ｖ３開、三方弁Ｖ４は給湯配管Ｌ２→保温配管Ｌ５側全開に設定される。これにより、保温回路Ｒ４内の低温となった滞留水は回路内を循環し、合流点Ｐ３において熱交換器５を通過して加熱された貯湯回路Ｒ３を流れる循環水（湯）と混合する。これにより、給湯配管Ｌ２、保温配管Ｌ５内の低温水も加熱・保温されることになる。
【００２０】
さらに図７を参照して、発電運転と暖房運転が同時に行われるときの制御について説明する。この場合は、三方弁Ｖ４は配管Ｌ８と保温配管Ｌ５の流量バランスを考慮した開度に設定される。これにより、循環水（湯）は同図太線で示すように循環回路Ｒ２乃至Ｒ６全て循環状態となる。
なお、発電運転がなく暖房運転のみのときは、暖房回路Ｒ５及び暖房加熱回路Ｒ６のみ循環となる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、熱源、排熱供給源を問わず、貯湯タンクを備えたシステムに広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第一の実施形態に係る貯湯式給湯システム１の構成を示す図である。
【図２】貯湯式給湯システム１の発電運転中における給湯配管保温制御を示す図である。
【図３】第二の実施形態に係る貯湯式給湯システム２０の構成を示す図である。
【図４】貯湯式給湯システム２０の発電運転中における給湯配管保温制御を示す図である。
【図５】第三の実施形態に係る貯湯式給湯システム３０の構成を示す図である。
【図６】貯湯式給湯システム３０の発電運転中における給湯配管保温制御を示す図である。
【図７】貯湯式給湯システム３０の発電運転及び暖房運転中における給湯配管保温制御を示す図である。
【図８】従来の排熱回収型貯湯式給湯システム１００の構成を示す図である。
【図９】従来の即湯タイプ貯湯式給湯システム２００の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１、２０、３０・・・・貯湯式給湯システム
２・・・・貯湯タンク
３・・・・発電ユニット
５・・・・熱交換器
６、７、３４・・・・循環ポンプ
８・・・・給湯栓
２２・・・・補助熱源機
２３・・・・混合比例弁
３２、３３・・・・暖房熱交換器
Ｌ１、Ｌ６・・・・給水配管
Ｌ２・・・・給湯配管
Ｌ５・・・・保温配管
Ｌ７・・・・暖房配管
Ｒ１・・・・給湯系統
Ｒ２・・・・排熱回収回路
Ｒ３・・・・貯湯回路
Ｒ４・・・・保温回路
Ｒ５・・・・暖房回路
Ｒ６・・・・暖房加熱回路
Ｓ１〜Ｓ５・・・・温度センサ
Ｖ１〜Ｖ３・・・・開閉弁
Ｖ４・・・・三方弁
【図１】
2008267652.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008267652.tif 000009
【図８】
2008267652.tif 000010
【図９】
2008267652.tif 000011