(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温湯と中温湯を共に貯湯する中高温湯貯湯タンクを少なくとも１つ含む複数の貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの湯を沸き上げる熱源機と、を備え、
貯湯した高温湯と中温湯を給湯する貯湯式給湯システムにおいて、
前記各貯湯タンクの貯湯量を検出する湯量検出手段と、
前記湯量検出手段が検出した貯湯量に基づいて前記熱源機を制御する制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記熱源機による湯の沸上開始条件として複数の設定値を有し、
前記複数の設定値は、前記中高温湯貯湯タンクの貯湯量に対する設定値Ｖｓ及び前記複数の貯湯タンクの総貯湯量に対する設定値Ｖｔを含み、
前記制御部は、
前記中高温湯貯湯タンクの貯湯量が沸上開始条件としての前記設定値Ｖｓまで減少すると、前記熱源機を制御して、前記中高温湯貯湯タンクの中温湯の沸き上げを開始し、
前記複数の貯湯タンクの総貯湯量が沸上開始条件としての前記設定値Ｖｔまで減少すると、前記熱源機を制御して、前記複数の貯湯タンクのうちの少なくともいずれか一つの貯湯タンクの高温湯の沸き上げを開始することを特徴とする貯湯式給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温湯及び中温湯を適宜に給湯することができる貯湯式給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ヒートポンプ等の熱源機により水を湯に沸き上げて貯湯タンクに貯湯し、貯湯した湯をカランや食洗機等の湯使用端末に給湯する貯湯式給湯システムがある。貯湯タンク内の湯温は、タンクの上層部が最も高温で、中層部ではそれよりも低温で、下層部では最も低温になり、上層部から高温湯を貯湯タンクから出湯して給水管からの低温の水と混合し、所定温度にして湯使用端末へ給湯している。貯湯タンクの上層部から出湯が行なわれると、貯湯タンクの下層部にその出湯分だけ水が供給される。ヒートポンプは、その沸上温度が高くなるほど効率が低下するという特性を持つため、中温湯を給湯する場合、高温に沸き上げた高温湯を水と混合して中温に下げて給湯すると、給湯システムの総合的なエネルギー効率が低くなる。中温湯給湯のエネルギー効率を高めるために、高温湯を貯湯タンクの上層部に、中温湯を貯湯タンクの中層部に貯湯するとともに、貯湯タンクの中層部から中温湯を出湯して給湯する貯湯式給湯システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来の貯湯式給湯システムを図５及び図６を参照して説明する。図５において、従来の貯湯式給湯システム１００は、高温湯と中温湯を共に貯湯する貯湯タンク１１１と、高温湯を貯湯する貯湯タンク１１２と、貯湯タンク１１１及び貯湯タンク１１２の湯を沸き上げる熱源機１１３と、各貯湯タンクの貯湯量を検出する湯量センサ１１５と、湯量センサ１１５が検出した貯湯量に基づいて熱源機１１３を制御する制御部１１４とを備える。貯湯タンク１１１は、上から順に高温層、中温層、低温層が内部の湯に形成され、中温湯を出湯するために中温湯取出口１１１ａが中層部に設けられている。熱源機１１３による湯の沸上開始条件は、貯湯タンク１１１と貯湯タンク１１２に貯湯された湯の総貯湯量である。
【０００４】
図６において、総貯湯量が予め設定された設定値Ｖｐまで減少すると、制御部１１４は、熱源機１１３に湯の沸き上げを開始させる（沸上開始Ｔ７）。しかし、貯湯タンク１１１の中温層に貯湯された中温湯のみ使用されて貯湯タンク１１１の貯湯量が減少しても、総貯湯量が沸上開始の設定値Ｖｐまで減少しなければ沸き上げが開始されず、エネルギー効率の良い中温湯の沸き上げを行うことができない。総貯湯量が設定値Ｖｐまで減少すると、熱源機１１３によって高温湯に沸き上げて貯湯タンク１１１又は貯湯タンク１１２の高温層に送湯しており（貯湯タンク１１１への送湯は図５に太線で示す送湯経路を参照）、熱源機１１３がヒートポンプである場合、ヒートポンプによる湯の沸上温度が高いため、エネルギー効率が低下していた。
【特許文献１】特開昭６０−２６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、貯湯タンクの中温湯のみが減少した場合にも沸き上げを開始できるようにすることにより、エネルギー効率の高い貯湯式給湯システム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】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、高温湯と中温湯を共に貯湯する中高温湯貯湯タンクを少なくとも１つ含む複数の貯湯タンクと、前記貯湯タンクの湯を沸き上げる熱源機と、を備え、貯湯した高温湯と中温湯を給湯する貯湯式給湯システムにおいて、前記各貯湯タンクの貯湯量を検出する湯量検出手段と、前記湯量検出手段が検出した貯湯量に基づいて前記熱源機を制御する制御部と、をさらに備え、前記制御部は、前記熱源機による湯の沸上開始条件として複数の設定値を有し、前記複数の設定値は、前記中高温湯貯湯タンクの貯湯量に対する設定値Ｖｓ及び前記複数の貯湯タンクの総貯湯量に対する設定値Ｖｔを含み、前記制御部は、前記中高温湯貯湯タンクの貯湯量が沸上開始条件としての前記設定値Ｖｓまで減少すると、前記熱源機を制御して、前記中高温湯貯湯タンクの中温湯の沸き上げを開始し、前記複数の貯湯タンクの総貯湯量が沸上開始条件としての前記設定値Ｖｔまで減少すると、前記熱源機を制御して、前記複数の貯湯タンクのうちの少なくともいずれか一つの貯湯タンクの高温湯の沸き上げを開始するものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、高温湯と中温湯を共に貯湯する中高温湯貯湯タンクの貯湯量が減少したときも沸き上げを行うので、その貯湯タンクの中温湯のみが減少した場合にも沸き上げを開始でき、高効率で沸き上げ可能な中温湯の沸き上げ頻度を向上し、貯湯式給湯システムのエネルギー効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の第１の実施形態に係る貯湯式給湯システム（以下、給湯システムという）について図１及び図２を参照して説明する。図１において、給湯システム１０は、高温湯と中温湯を共に貯湯する中高温湯貯湯タンクを少なくとも１つ含む複数の貯湯タンク、例えば、高温湯と中温湯を共に貯湯する中高温湯貯湯タンク１１と、高温湯を貯湯する高温湯貯湯タンク１２とを備える。給湯システム１０は、中高温湯貯湯タンク１１及び高温湯貯湯タンク１２の湯を沸き上げる熱源機１３を備え、貯湯した高温湯と中温湯を給湯する。
【００１１】
中高温湯貯湯タンク１１及び高温湯貯湯タンク１２は、各下層部においてそれぞれ給水管５０ａ及び給水管５０ｂと繋がり、給水を受ける。熱源機１３は、中高温湯貯湯タンク１１及び高温湯貯湯タンク１２の下層部とそれぞれ配管５１ａ及び配管５１ｂによって繋がっており、内蔵する送湯ポンプ１３Ｐによって下層部の低温湯を吸引して加熱する。熱源機１３の湯取り出し口は、配管５１ｃにより、切替弁１６ａに繋がっている。切替弁１６ａは、熱源機１３からの送湯先を中高温湯貯湯タンク１１の中層部に繋がる配管５１ｄと、切替弁１６ｂに繋がる配管５１ｅに切り替える。切替弁１６ｂは、熱源機１３からの送湯先を中高温湯貯湯タンク１１の上層部と高温湯貯湯タンク１２の上層部とに切り替える。切替弁１６ｃが中高温湯貯湯タンク１１の上層部からの配管５１ｇと高温湯貯湯タンク１２の上層部からの配管５１ｆに繋がっており、高温湯の給湯元を中高温湯貯湯タンク１１からの出湯と高温湯貯湯タンク１２からの出湯とで切り替えて高温湯出湯配管５２ａに送湯する。高温湯出湯配管５２ａは、高温給湯口に繋がっている。
【００１２】
中高温湯貯湯タンク１１の中層部には、中温湯取出口１１ａが設けられており、中温湯取出口１１ａに中温湯出湯配管５２ｂが接続されている。中温湯出湯配管５２ｂは、切替弁１６ｄに繋がっている。切替弁１６ｄは、高温湯出湯配管５２ａから分岐した配管５１ｈとも繋がっており、中温湯と高温湯とを切り替えて混合弁１７に送湯する。混合弁１７は、切替弁１６ｄからの配管と、給水管５０ｃとに繋がっており、切替弁１６ｄからの湯と給水管５０ｃからの水とを混合して中温給湯口に給湯する（混合給湯）。
【００１３】
さらに、給湯システム１０は、中高温湯貯湯タンク１１と高温湯貯湯タンク１２の貯湯量を検出する湯量検出手段としての湯量センサ１５と、湯量センサ１５が検出した貯湯量に基づいて熱源機１３を制御する制御部１４とを備える。湯量センサ１５は、例えば、各貯湯タンクの内部又は表面に上下方向に配列された複数の温度センサ等からなり、貯湯タンクの湯の上下方向の温度分布を検出することによって貯湯タンクの貯湯量を検出する。検出結果は、制御部１４に入力される。湯の温度分布から貯湯量への変換を制御部１４が行ってもよい。制御部１４は、ＣＰＵ又はリレー回路等からなり、熱源機１３及び切替弁１６ａ乃至１６ｄの制御を含む給湯システム１０全体の制御を行う。制御部１４は、熱源機１３による湯の沸上開始条件として複数の設定値を有し、設定値は、中高温湯貯湯タンク１１の貯湯量（中温湯と高温湯の貯湯量の合計）及び複数の貯湯タンクの総貯湯量（中高温湯貯湯タンク１１と高温湯貯湯タンク１２の貯湯量の総合計）に対する設定値を含む。これらの設定値は、例えば、制御部１４がＣＰＵを有する場合、ＣＰＵが読み出すメモリに記憶してもよいし、制御部１４がリレー回路の場合、リレーに設定してもよい。
【００１４】
次に、上記のように構成された給湯システム１０が給湯するときの送湯経路について図１を参照して説明する。高温湯貯湯タンク１２から高温湯を出湯して給湯するときは、制御部１４は、切替弁１６ｃを高温湯貯湯タンク１２側（配管５１ｆ側）に切り替える。高温給湯口が開栓されると、給水圧により、給水が給水管５０ｂから高温湯貯湯タンク１２の下層部に入る。給水圧によって高温湯貯湯タンク１２の上層部の高温湯が配管５１ｆを通り、切替弁１６ｃを介して高温湯出湯配管５２ａを通って高温給湯口へ給湯される。中高温湯貯湯タンク１１から高温湯を出湯して給湯するときは、制御部１４は、切替弁１６ｃを中高温湯貯湯タンク１１側（配管５１ｇ側）に切り替えて高温湯を給湯する。高温出湯口が開かれると、給水圧により、給水が給水管５０ａから中高温湯貯湯タンク１１の下層部に入り、中高温湯貯湯タンク１１の上層部の高温湯が、切替弁１６ｃを介して高温湯出湯配管５２ａを通って高温出湯口へ給湯される。
【００１５】
中温湯を給湯するときは、中高温湯貯湯タンク１１の中温湯取出口１１ａに中温層がある場合、中高温湯貯湯タンク１１の中温層から給湯する。中温湯取出口１１ａに中温層があるかどうかは、湯量センサ１５によって検出する。制御部１４は、切替弁１６ｄを中温湯出湯配管５２ｂ側に切り替え、中高温湯貯湯タンク１１の上層部からの出湯を止める。中温給湯口が開栓されると、給水圧により、給水が給水管５０ａから中高温湯貯湯タンク１１の下層部に入り、中層部の中温湯が中温湯出湯配管５２ｂへ送られ、切替弁１６ｄを介して混合弁１７へ送られる。制御部１４は、中温湯出湯配管５２ｂからの中温湯と、給水管５０ｃからの給水とを混合弁１７によって混合し、中温給湯口へ給湯する（混合給湯）。
【００１６】
なお、中高温湯貯湯タンク１１の中温湯取出口１１ａに中温層がない場合、中高温湯貯湯タンク１１又は高温湯貯湯タンク１２の高温湯と給水とを混合弁１７で混合して給湯する。中高温湯貯湯タンク１１の高温湯と給水とを混合する場合は、制御部１４は、切替弁１６ｄを配管５１ｈ側に切り替え、切替弁１６ｃを中高温湯貯湯タンク１１に切り替える。給水圧により、中高温湯貯湯タンク１１の上層部の高温湯が、切替弁１６ｃを介して高温湯出湯配管５２ａ、配管５１ｈへ送られ、切替弁１６ｄを介して混合弁１７へ送られ、混合弁１７によって給水と混合されて中温給湯口へ給湯される。高温湯貯湯タンク１２の高温湯と給水とを混合する場合は、制御部１４は、切替弁１６ｄを配管５１ｈ側に切り替え、切替弁１６ｃを高温湯貯湯タンク１２側に切り替えて給湯する。
【００１７】
次に、湯を沸き上げるときの送湯経路について説明する。給湯システム１０の構成は、給湯時も沸き上げ時も同じである（図１を参照）。中高温湯貯湯タンク１１の湯を高温に沸き上げるときは、制御部１４は、切替弁１６ａを中高温湯貯湯タンク１１の上層部側（配管５１ｅ）に切り替え、切替弁１６ｂを中高温湯貯湯タンク１１側に切り替える。制御部１４は、熱源機１３の送湯ポンプ１３Ｐを駆動させ、中高温湯貯湯タンク１１の下層部の低温湯を熱源機１３に吸引し、加熱した高温湯を配管５１ｃにより切替弁１６ａへ送る。送られた高温湯は、切替弁１６ａを介して配管５１ｅに流れ、切替弁１６ｂを介して中高温湯貯湯タンク１１の上層部へ送られる。
【００１８】
高温湯貯湯タンク１２の湯を高温に沸き上げるときは、制御部１４は、切替弁１６ａを配管５１ｅ側に切り替え、切替弁１６ｂを高温湯貯湯タンク１２側に切り替える。制御部１４は、熱源機１３の送湯ポンプ１３Ｐを駆動させ、高温湯貯湯タンク１２の下層部の低湯を熱源機１３に吸引し、加熱した高温湯を配管５１ｃにより切替弁１６ａへ送る。送られた高温湯は、切替弁１６ａを介して配管５１ｅに流れ、切替弁１６ｂを介して高温湯貯湯タンク１２の上層部へ送られる。
【００１９】
中高温湯貯湯タンク１１の中温湯を沸き上げるときは、制御部１４は、切替弁１６ａを中高温湯貯湯タンク１１の中層部側（配管５１ｄ側）に切り替える。制御部１４は、加熱した湯を切替弁１６ａを介して、配管５１ｄへ流し、中高温湯貯湯タンク１１の中層部に送湯する（図１に太線で示す送湯経路を参照）。沸き上げ温度が中温であるので、高温に沸き上げるよりもエネルギー効率を高めることができる。
【００２０】
次に、制御部１４による熱源機１３の制御について説明する。図２は、給湯システム１０の貯湯量の時間変化を表す。給湯システム１０の給湯によって中高温湯貯湯タンク１１の貯湯量が減少すると、湯量センサ１５が貯湯量の減少を検出する。中高温湯貯湯タンク１１の貯湯量が、沸上開始条件としての設定値Ｖｓまで減少すると、制御部１４は、熱源機１３及び切替弁１６ａを制御して、中高温湯貯湯タンク１１の中温湯の沸き上げを開始する（沸上開始Ｔ１）。制御部１４は、高温湯よりも温度が低い中温湯を沸き上げるように熱源機１３を制御することにより、エネルギー効率を高めることができる。減少した湯が高温湯の場合は、高温湯を沸き上げるように制御してもよい。中高温湯貯湯タンク１１の貯湯量が所定の貯湯量まで回復すると、制御部１４は、熱源機１３による沸き上げを停止する。総貯湯量が所定の総貯湯量まで回復すると沸き上げが停止するように制御してもよい。
【００２１】
給湯によって中高温湯貯湯タンク１１の貯湯量が再び設定値Ｖｓまで減少すると、中高温湯貯湯タンク１１の中温湯の沸き上げが開始される（沸上開始Ｔ２）。中高温湯貯湯タンク１１の貯湯量が所定の貯湯量まで回復すると、沸き上げが停止する。総貯湯量が所定の総貯湯量まで回復すると沸き上げが停止するように制御してもよい。給湯システム１１の給湯によって中高温湯貯湯タンク１１及び高温湯貯湯タンク１２の総貯湯量が減少すると、湯量センサ１５が総貯湯量の減少を検出する。総貯湯量が沸上開始条件としての設定値Ｖｔまで減少すると、制御部１４は、熱源機１３及び切替弁を制御して、高温湯貯湯タンク１２の高温湯の沸き上げを開始する（沸上開始Ｔ３）。制御部１４は、切替弁１６ｂを切り替えて、中高温湯貯湯タンク１１の高温湯も沸き上げるように制御してもよい。沸き上げにより総貯湯量が所定の総貯湯量まで回復すると、沸き上げが停止する。
【００２２】
上記のように、本実施形態の給湯システム１０は、総貯湯量が設定値Ｖｔまで減少したときだけでなく、中高温湯貯湯タンク１１の貯湯量が設定値Ｖｓまで減少したときも沸き上げを行うので、中高温湯貯湯タンク１１の中温湯のみが減少した場合にも沸き上げを開始でき、高効率で沸き上げ可能な中温湯の沸き上げ頻度を向上し、貯湯式給湯システム１０のエネルギー効率を高めることができる。
【００２３】
次に、本発明の第２の実施形態に係る給湯システムについて図３及び図４を参照して説明する。本実施形態の給湯システム２０は、前記高温湯貯湯タンク１２を必要としない点において第１の実施形態の給湯システム１０と相違し、その他の構成は、給湯システム１０と同様であるので、説明を省略する。図３において、給湯システム２０は、高温湯と中温湯を共に貯湯する貯湯タンク２１と、貯湯タンク２１の湯を沸き上げる熱源機１３を備え、貯湯した高温湯と中温湯を給湯する。さらに、給湯システム１０は、貯湯タンク２１の貯湯量を検出する湯量検出手段としての湯量センサ１５と、湯量センサ１５が検出した貯湯量に基づいて熱源機１３を制御する制御部２４とを備える。制御部２４は、熱源機１３による湯の沸上開始条件として複数の設定値を有し、設定値は、貯湯タンク２１の高温湯と中温湯の貯湯量に対する設定値を含む。
【００２４】
上記のように構成された給湯システム２０における制御部２４による制御について説明する。図４は、給湯システム２０の貯湯量の時間変化を表す。給湯システム２０の給湯によって貯湯タンク２１の中温湯の貯湯量が減少すると、湯量センサ１５が中温湯の貯湯量の減少を検出する。貯湯タンク２１の中温湯の貯湯量が、沸上開始条件としての設定値Ｖｍまで減少すると、制御部２４は、熱源機１３及び切替弁を制御して（図３に太線で示す送湯経路を参照）、貯湯タンク２１の中温湯の沸き上げを開始する（沸上開始Ｔ４）。切替弁の制御は、第１の実施形態と同様である。制御部２４は、高温湯よりも温度が低い中温湯を沸き上げるように熱源機１３を制御することにより、エネルギー効率を高めることができる。貯湯タンク２１の中温湯の貯湯量が所定の貯湯量まで回復すると、制御部２４は、熱源機１３による中温湯の沸き上げを停止する。貯湯タンク２１の総貯湯量（高温湯の貯湯量＋高温湯の貯湯量）の回復によって沸き上げ停止の制御をしてもよい。
【００２５】
給湯によって中温湯の貯湯量が再び設定値Ｖｍまで減少すると、貯湯タンク２１の湯の沸き上げが開始する（沸上開始Ｔ５）。中温湯の貯湯量が所定の貯湯量まで回復すると、中温湯の沸き上げが停止する。給湯システム２０の給湯によって高温湯の貯湯量が減少すると、湯量センサ１５が高温湯の貯湯量の減少を検出する。高温湯の貯湯量が沸上開始条件としての設定値Ｖｈまで減少すると、制御部２４は、熱源機１３及び切替弁を制御して、貯湯タンク２１の高温湯の沸き上げを開始する（沸上開始Ｔ６）。貯湯タンク２１の高温湯の貯湯量が所定の貯湯量まで回復すると、制御部２４は、熱源機１３による高温湯の沸き上げを停止する。貯湯タンク２１の総貯湯量の回復によって沸き上げ停止の制御をしてもよい。
【００２６】
上記のように、本実施形態の給湯システム２０は、貯湯タンク２１の中温湯が減少したときも沸き上げを行うので、高効率で沸き上げ可能な中温湯の沸き上げ頻度を向上し、給湯システム２０のエネルギー効率を高めることができる。
【００２７】
なお、本発明は、上記各種実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、熱源機１３はヒートポンプに限られず、燃焼式の湯沸器であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る貯湯式給湯システムの構成図。
【図２】同給湯システムにおける沸上開始条件を説明するための貯湯量の時間変化の説明図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る貯湯式給湯システムの構成図。
【図４】同給湯システムにおける沸上開始条件を説明するための貯湯量の時間変化の説明図。
【図５】従来の貯湯式給湯システムの構成図。
【図６】同給湯システムにおける沸上開始条件を説明するための貯湯量の時間変化の説明図。
【符号の説明】
【００２９】
１０、２０  貯湯式給湯システム
１１、２１  中高温湯貯湯タンク
１２  高温湯貯湯タンク
１３  熱源機
１４、２４  制御部
１５  湯量センサ
Ｖｓ  中高温湯貯湯タンクの貯湯量設定値
Ｖｔ  総貯湯量設定値
Ｖｈ  高温湯の貯湯量設定値
Ｖｍ  中温湯の貯湯量設定値
【図１】
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【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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