(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段によって加熱される温水を貯湯槽に蓄え、該貯湯槽からの温水を補助熱源を介して供給する温水供給システムにおいて、
前記貯湯槽内の湯水の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段の出力に基づいて、前記加熱手段による加熱を制御して貯湯槽内の湯水の最低温度を、所定温度に保持する保持手段とを備え、
前記所定温度は、前記補助熱源の給湯能力および当該温水供給システムに要求される要求給湯能力に基づいて、定められることを特徴とする温水供給システム。
【請求項２】
請求項１記載の温水供給システムにおいて、
前記所定温度を、設定入力する入力部を備えることを特徴とする温水供給システム。
【請求項３】
請求項１記載の温水供給システムにおいて、
前記保持手段は、前記補助熱源の給湯能力および当該温水供給システムの要求給湯能力に基づいて、前記所定温度を演算算出する演算部を備えることを特徴とする温水供給システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の温水供給システムにおいて、
前記保持手段は、所定温度に保持する保持動作を、該保持動作が必要と予測される時間帯のみ行うことを特徴とする温水供給システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の温水供給システムにおいて、
前記加熱手段は、前記貯湯槽内に設置された熱交換器を備え、該熱交換器には、熱源の排熱によって加熱された熱媒が循環することを特徴とする温水供給システム。
【請求項６】
請求項５記載の温水供給システムにおいて、
前記熱源が、発電機能を有する内燃機関であることを特徴とする温水供給システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、台所や風呂などに温水を供給する温水供給システムに関し、さらに詳しくは、貯湯槽を備える温水供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、貯湯槽と補助熱源としての給湯器とを組み合わせた温水供給システムでは、貯湯槽の温水の温度が低下して冷めてしまうと、システムが供給できる出湯量は、給湯器の給湯能力に依存することになる。したがって、システム全体として、例えば、２４号の給湯能力が要求される場合には、２４号の給湯器を設置する必要があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、貯湯槽の湯水の温度が高い場合には、給湯器は、殆ど給湯能力を必要とせず、また、貯湯槽の湯水の温度は、一般市水の温度よりも高い温度で保持されることが多いため、給湯器の給湯能力を最大限に使用するのは、極僅かであり、このように極僅かの使用のために、高い給湯能力の給湯器を設置するのは、イニシャルコスト面で無駄が多く、コスト効率の悪いものである。
【０００４】
本発明は、上述のような点に鑑みて為されたものであって、システム全体として要求される給湯能力を満足させながら、要求される給湯能力よりも小さい能力の給湯器を設置できるようにしてイニシャルコストの削減を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上述の目的を達成するために、次のように構成している。
【０００６】
すなわち、請求項１に係る本発明の温水供給システムは、加熱手段によって加熱される温水を貯湯槽に蓄え、該貯湯槽からの温水を補助熱源を介して供給する温水供給システムにおいて、前記貯湯槽内の湯水の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段の出力に基づいて、前記加熱手段による加熱を制御して貯湯槽内の湯水の最低温度を、所定温度に保持する保持手段とを備え、前記所定温度は、前記補助熱源の給湯能力および当該温水供給システムに要求される要求給湯能力に基づいて、定められるものである。
【０００７】
請求項１に係る本発明によれば、当該温水供給システムに要求される要求給湯能力によって決まる最大出湯量が、設置される補助熱源の給湯能力でも出湯可能となる貯湯槽の湯水の最低温度を、所定温度として定め、保持手段は、温度検知手段によって検知される貯湯槽内の湯水の最低温度を、前記所定温度に保持するように加熱手段による加熱を制御するので、補助熱源の給湯能力に拘わらず、当該温水供給システムとして、要求される給湯能力を満足させることができ、従来例に比べて給湯能力の小さな補助熱源を使用できる。
【０００８】
請求項２に係る本発明は、請求項１の発明において、前記所定温度を、設定入力する入力部を備えている。
【０００９】
請求項２に係る本発明によれば、温水供給システムの要求給湯能力と補助熱源の給湯能力との種々の給湯能力の組み合わせのそれぞれについて、予め所定温度を求めておき、設置される補助熱源の給湯能力と当該温水供給システムの要求給湯能力との実際の組み合わせに対応する所定温度を、入力部から設定入力すれば、保持手段は、貯湯槽の湯水の最低温度を、入力された前記所定温度に保持することになる。
【００１０】
請求項３に係る本発明は、請求項１の発明において、前記保持手段は、前記補助熱源の給湯能力および当該温水供給システムの要求給湯能力に基づいて、前記所定温度を演算算出する演算部を備えている。
【００１１】
請求項３に係る本発明によれば、保持手段は、当該温水供給システムに要求される要求給湯能力と設置される補助熱源の給湯能力とに基づいて、自動的に所定温度を演算算出して貯湯槽の湯水の最低温度を、前記所定温度に保持できることになり、予め、温水供給システムの要求給湯能力と補助熱源の給湯能力との種々の給湯能力の組み合わせについて、所定温度を求める必要がない。
【００１２】
請求項４に係る本発明は、請求項１〜３のいずれかの発明において、前記保持手段は、所定温度に保持する保持動作を、該保持動作が必要と予測される時間帯のみ行うものである。
【００１３】
請求項４に係る本発明によれば、所定温度に保持しておく必要があると予測される時間帯のみ貯湯槽の湯水の最低温度を、所定温度に保持するので、常に所定温度に保持しておく場合に比べて放熱ロスを低減できる。
【００１４】
請求項５に係る本発明は、請求項１〜４のいずれかの発明において、前記加熱手段は、前記貯湯槽内に設置された熱交換器を備え、該熱交換器には、熱源の排熱によって加熱された熱媒が循環するものである。
【００１５】
請求項５に係る本発明によれば、熱源の排熱を有効に利用して貯湯槽に温水を貯えることができる。
【００１６】
請求項６に係る本発明は、請求項５の発明において、前記熱源が、発電機能を有する内燃機関である。
【００１７】
請求項６に係る本発明によれば、ガスエンジンなどの内燃機関の排熱を有効に利用して貯湯槽に温水を貯えることができるとともに、内燃機関の発電電力を、例えば、家庭内の負荷や貯湯槽の湯水を加熱する電気ヒータ等に供給することができ、エネルギーの有効利用を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一つの実施の形態に係る温水供給システムの概略構成図である。
【００２０】
この実施の形態では、発電機能を有する内燃機関としてのガスエンジン１によって発電された電気を、当該温水供給システムが設置されている一般家庭の家庭内負荷および電気ヒータ４０に供給する一方、ガスエンジン１からの排熱を回収して給湯を行うガスエンジンコージェネレーションシステムである。
【００２１】
同図において、２はガスエンジン１からの排熱、例えば、ガスエンジンンの水冷およびガスエンジンの排ガスによって加熱された不凍液などの熱媒が循環する排熱回収回路であり、貯湯槽３の内部に設置された熱交換器４と、循環ポンプ５とが設けられている。
【００２２】
貯湯槽３の下部の給水口には、給水配管７が接続される一方、上部の出湯口には出湯配管８が接続されており、混合弁９によって、給水配管７からの給水に、貯湯槽３からの出湯が混合されて補助熱源としての給湯器６を介して給湯されるように構成されている。
【００２３】
このシステムでは、ガスエンジン１を駆動するとともに、排熱回収回路２の循環ポンプ５を駆動してガスエンジン１からの熱媒を、矢符で示されるように熱交換器４を介して循環させることにより、ガスエンジン１から回収した排熱を、加熱手段としての熱交換器４で放熱させて貯湯槽３内の低温の水を加熱するとともに、電気ヒータ４０で加熱して蓄熱するものであり、貯湯槽３に貯えられた温水が、必要に応じて、混合弁９および給湯器６を介して給湯される一方、給水配管７から貯湯槽３に給水される。
【００２４】
給湯器６は、内部に給湯熱交換器１０を有し、貯湯槽３からの湯水の温度が低いときには、混合弁９からの湯水を、設定された給湯温度になるように加熱して給湯する。
【００２５】
１９は、貯湯槽３に設置されたサーミスタ４１や図示しない各種センサの出力およびリモコン１８からの設定操作に応じて、ガスエンジン１の駆動停止を制御するとともに、各部を制御するコントローラである。
【００２６】
従来では、上述のように、貯湯槽３の湯水の温度が低下してしまうと、温水供給システムが供給できる出湯量は、給湯器６の給湯能力に依存することになるので、温水供給システムに要求される要求給湯能力が、例えば、２４号であったとすると、給湯器としては、２４号の給湯能力の給湯器を設置しており、このため、コスト効率の悪いものであった。
【００２７】
そこで、この実施の形態では、温水供給システムに要求される給湯能力を満足させながら、給湯能力の小さな給湯器を使用できるように次のように構成している。
【００２８】
従来では、温水供給システムに要求される要求給湯能力を、給湯器の給湯能力のみで賄えるようにしていたのに対して、この実施の形態では、温水供給システムに要求される要求給湯能力を、給湯器６および排熱によって温水が貯えられる貯湯槽３を含めたシステム全体で賄うものである。
【００２９】
すなわち、給湯器６の給湯能力を従来よりも小さくした分、該給湯器６に供給される入水温度を高く保持するものであり、このため、貯湯槽３の温水の加熱を制御して温水の最低温度を高く保持するのである。
【００３０】
ここで、要求される給湯能力と等しい給湯能力の給湯器の入水温度を、１５℃とした場合に、異なる給湯能力の給湯器で、要求される給湯能力を満足させるためには、入水温度を何度にする必要があるか、すなわち、要求される給湯能力で決まる最大出湯量が、設置した給湯器の給湯能力でも出湯可能となる給湯器の入水温度を求めた結果を、下記の表１に示す。
【００３１】
【表１】
0004485089.tif 000002
この表１に示されるように、要求される給湯能力が２０号であるのに対して、設置される給湯器の給湯能力が１６号である場合には、入水温度を２０℃にすれば、要求される給湯能力を満足させることができる。
【００３２】
また、要求される給湯能力が２４号であるのに対して、設置される給湯器の給湯能力が１６号である場合には、入水温度を２３℃にすれば、要求される給湯能力を満足させることができ、設置される給湯器の給湯能力が２０号である場合には、入水温度を１９℃にすれば、要求される給湯能力を満足させることができる。
【００３３】
そこで、この実施の形態では、給湯器６を設置施工して温水供給システムを構成した際に、入力部としてのリモコン１８の入力操作によって、設置した給湯器６の給湯能力を、例えば、号数で入力することにより、コントローラ１９は、温水供給システムに要求される要求給湯能力および給湯器６の給湯能力に基づいて、上述の表１に示されるような入水温度を演算算出し、この算出された入水温度を、所定温度として、貯湯槽３内の湯水の最低温度を、前記所定温度に保持するように、ガスエンジン１の駆動を制御して熱交換器４による加熱を制御するのである。なお、要求給湯能力は、例えば、希望出湯温度およぴ希望出湯量に基づいて、演算算出してもよいし、予め設定しておいてもよく、あるいは、リモコン１８から入力するようにしてもよい。
【００３４】
コントローラ１９には、貯湯槽３に設置されて該貯湯槽３内の湯水の温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ４１の出力に基づいて、貯湯槽３内の湯水の最低温度を、算出された前記所定温度に保持するようにガスエンジン１の駆動を制御するものである。
【００３５】
ガスエンジン１は、通常、風呂の湯張りなど最も給湯が必要とされる夕方までに、貯湯槽３に高温水が貯湯されているように駆動されるのであるが、さらに、この実施の形態では、サーミスタ４１によって、貯湯槽３の湯水の温度の低下が検出されると、コントローラ１９によって、ガスエンジン１が駆動されて貯湯槽３の湯水の最低温度が、前記所定温度に保持されるものである。
【００３６】
このように、貯湯槽３内には、所定温度以上の温水が常時貯湯されているので、システムに要求される最大の給湯能力での出湯が、いつでも可能となる。
【００３７】
これによって、温水供給システム全体として、要求される給湯能力を満足させながら、給湯器６としては、要求される前記給湯能力よりも小さな給湯能力の給湯器６を設置できることになり、設置できる給湯器の選択の幅が広がるとともに、従来例に比べて、イニシャルコストを削減できることになる。
【００３８】
上述の実施の形態では、設置される給湯器６の給湯能力を、リモコン１８から設定入力し、コントローラ１９では、入力された給湯能力および当該温水供給システムに要求される要求給湯能力に基づいて、所定温度を演算算出するようにしたけれども、本発明の他の実施の形態として、例えば、上述の表１に示されるようなシステムに要求される給湯能力と給湯器の給湯能力との種々の組み合わせについて、それぞれ所定温度を予め求めて表を作成しておき、給湯器６を設置施工して温水供給システムを構成した際に、前記表から該当する所定温度を選択して、リモコン１８から設定入力するようにしてもよい。
【００３９】
また、上述の実施の形態では、設置される給湯器６の給湯能力を、リモコン１８から設定入力したけれども、本発明の他の実施の形態として、設置された給湯器とコントローラ１９との間の通信によって、給湯器の給湯能力を、機種認識信号などを利用してコントローラ１９が自動的に認識し、それに基づいて、所定温度を演算算出するようにしてもよい。
【００４０】
上述の実施の形態では、コントローラ１９は、所定温度以上の温水が常時貯湯されるように、ガスエンジン１の駆動を制御する保持動作を行ったけれども、本発明の他の実施の形態として、所定温度以上の温水を、常時貯湯しておくのではなく、必要と予測される時間帯のみ貯湯しておくようにしてもよい。必要と予測される時間帯は、例えば、日々の給湯使用時間帯を監視して学習し、それに基づいて時間帯を決めるようにしてもよいし、あるいは、ユーザ自身が給湯の必要があると考える時間帯を、手動で設定入力してもよい。
【００４１】
このように、所定温度に保持しておく必要があると予測される時間帯のみ貯湯槽３の湯水の最低温度を、所定温度に保持することにより、常に所定温度に保持する場合に比べて放熱ロスを低減できる。
【００４２】
（実施の形態２）
図２は、本発明の他の実施の形態の温水供給システムの概略構成図であり、上述の実施の形態１に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【００４３】
この実施の形態の給湯器６1は、上述の実施の形態１と同様に給湯熱交換器１０を備えるとともに、さらに、風呂用熱交換器１４およぴ風呂ポンプ１５を備え、給湯に加え、後述のようにして風呂の湯張りおよび追い焚きを行うものである。
【００４４】
この実施の形態においても、上述の実施の形態１と同様に、リモコン１８1の操作によって、設置した給湯器６1の給湯能力等を入力することにより、コントローラ１９1は、温水供給システムに要求される要求給湯能力および給湯器６1の給湯能力に基づいて、入水温度を演算算出し、この算出された入水温度を、所定温度として、貯湯槽３内の湯水の最低温度を、前記所定温度に保持するようにガスエンジン１の駆動を制御するのである。
【００４５】
さらに、この実施の形態では、ガスエンジン１の排熱によって加熱された熱媒を、ガスエンジン１から該ガスエンジン１に戻す循環経路、この例では、排熱回収回路２のガスエンジン１よりも下流側であって、熱交換器４よりも上流側に、第２の熱交換器１２を設けている。
【００４６】
この第２の熱交換器１２は、該熱交換器１２で熱媒との間で熱交換する浴槽水が循環する循環加熱回路１３に連通しており、この循環加熱回路１３は、給湯器６1内の風呂用熱交換器１４と、風呂ポンプ１５と、浴槽１１とを結んでおり、この循環加熱回路１３は、注湯電磁弁１６を介して給湯配管１７に接続されている。
【００４７】
この実施の形態では、貯湯槽３に蓄えられた温水を浴槽１１に注湯するのではなく、先ず、注湯電磁弁１６を介して給湯配管１７から給湯熱交換器１０で加熱することなく、浴槽１１に給水して水を張る。次に、給湯器６1内の風呂ポンプ１５で浴槽１１内の水を、矢符で示されるように循環させる一方、ガスエンジン１を駆動するとともに、循環ポンプ５を駆動して熱媒を循環させることにより、第２の熱交換器１２でガスエンジン１の排熱で加熱された熱媒と浴槽水とを熱交換させて浴槽水を加熱し、風呂の焚き上げや追い焚きを行うものである。
【００４８】
例えば、風呂を焚き上げる場合には、リモコン１８1によって焚き上げを指示すると、上述のコントローラ１９1の制御によって、浴槽１１に設定水位の水が張られ、給湯器６1内の風呂ポンプ１５を駆動して浴槽水を循環させる一方、ガスエンジン１および循環ポンプ５を駆動してガスエンジン１の排熱によって加熱された熱媒を循環させて第２の熱交換器１２で浴槽水を加熱して設定温度に焚き上げるものである。
【００４９】
なお、風呂用熱交換器１４は、第２の熱交換器１２による加熱と適宜併用してもよいし、単独で加熱を行うようにしてもよい。
【００５０】
このように、貯湯槽３を介することなく、ガスエンジン１の排熱によって加熱された熱媒の熱を、第２の熱交換器１２によって直接、風呂の焚き上げや追い焚きに使用するので、貯湯槽３に一旦蓄熱した後に、浴槽に注湯していた従来例に比べて効率を高めることができる。
【００５１】
また、従来では、上述のように、風呂への注湯は、一旦、貯湯槽３に蓄えた後に行うので、貯湯槽３は、風呂の注湯に要する熱量を蓄える大きさが必要であった。
【００５２】
これに対して、この実施の形態では、風呂の注湯には、貯湯槽３の湯を使用しないので、風呂の注湯に要する熱量を貯湯槽３に蓄える必要がなくなり、その分、例えば、約１００リットル、貯湯槽３を小型にできることになる。
【００５３】
なお、この実施の形態においても、上述の実施の形態１と同様に、ガスエンジン１によって発電された電気によって、貯湯槽３内の湯水を加熱する電気ヒータ４０を設けてもよい。
【００５４】
その他の構成および効果は、上述の実施の形態１と同様である。
【００５５】
（実施の形態３）
図３は、本発明のさらに他の実施の形態に係る温水供給システムの概略構成図であり、上述の実施の形態１に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【００５６】
この実施の形態の給湯器６2は、上述の実施の形態１と同様に給湯熱交換器１０を備えるとともに、さらに、暖房用熱交換器２０および暖房ポンプ２１を備え、給湯に加えて温水暖房を行うものである。
【００５７】
この実施の形態においても、上述の実施の形態１と同様に、リモコン１８2の操作によって、設置した給湯器６2の給湯能力等を入力することにより、コントローラ１９2は、温水供給システムに要求される要求給湯能力および給湯器６2の給湯能力に基づいて、入水温度を演算算出し、この算出された入水温度を、所定温度として、貯湯槽３内の湯水の最低温度を、前記所定温度に保持するようにガスエンジン１の駆動を制御するのである。
【００５８】
さらに、この実施の形態では、排熱回収回路２に設けた第２の熱交換器１２は、暖房用温水が循環する循環加熱回路１３1に連通しており、この循環加熱回路１３1は、給湯器６2内の暖房用熱交換器２０と、暖房ポンプ２１と、ファンコンベクターや床暖房などの暖房端末２２とを結んでいる。
【００５９】
この実施の形態では、コントローラ１９2の制御によって、給湯器６2内の暖房ポンプ２１を駆動して暖房用温水を循環させる一方、ガスエンジン１および循環ポンプ５を駆動してガスエンジン１の排熱によって加熱された熱媒を循環させて第２の熱交換器１２で暖房用温水を加熱して暖房を行うものである。
【００６０】
なお、暖房用熱交換器２０は、第２の熱交換器１２による加熱と適宜併用してもよいし、単独で加熱を行うようにしてもよい。
【００６１】
その他の構成および効果は、上述の実施の形態１と同様である。
【００６２】
（その他の実施の形態）
上述の各実施の形態では、ガスエンジンの排熱を回収したけれども、本発明の他の実施の形態として、燃料電池のような他の発電機の排熱を回収するようにしてもよい。
【００６３】
また、本発明は、上述の実施の形態２のような湯張りおよび追い焚き機能を有する給湯システムに、実施の形態３のような温水暖房システムを併有する構成としてもよい。
【００６４】
上述の各実施の形態では、ガスエンジンに適用した場合について説明したが、本発明は、ガスエンジンに限定されるものではなく、ガソリンエンジンなどの液体燃料を用いた内燃機関にも勿論適用可能である。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、当該温水供給システムに要求される要求給湯能力によって決まる最大出湯量が、設置される補助熱源の給湯能力でも出湯可能となる貯湯槽の湯水の最低温度を、所定温度として定め、貯湯槽内の湯水の最低温度を、前記所定温度に保持するようにしたので、補助熱源の給湯能力に拘わらず、当該温水供給システムとして、要求される給湯能力を満足させることができ、従来例に比べて給湯能力の小さな補助熱源を使用できることになり、イニシャルコストを削減してコスト効率を高めることができる。
【００６６】
また、本発明によれば、所定温度に保持しておく必要があると予測される時間帯のみ貯湯槽の湯水の最低温度を、所定温度に保持するので、常に所定温度に保持する場合に比べて放熱ロスを低減できる。
【００６７】
さらに、本発明によれば、ガスエンジンなどの内燃機関の排熱を回収して貯湯槽に温水を貯えることができるとともに、内燃機関の発電電力を、例えば、家庭内の負荷や貯湯槽の湯水を加熱する電気ヒータ等に供給することができ、エネルギーの有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る温水供給システムの概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る温水供給システムの概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る温水供給システムの概略構成図
【符号の説明】
１                  ガスエンジン
２                  排熱回収回路
３                  貯湯槽
４                  熱交換器
５                  循環ポンプ
６，６1，６2       給湯器
１１                浴槽
１２                第２の熱交換器
２２                暖房端末
１９，１９1，１９2  コントローラ
【図１】
0004485089.tif 000003
【図２】
0004485089.tif 000004
【図３】
0004485089.tif 000005