(57)【要約】【課題】貯湯タンクに貯留した温水を給湯配管を介して給湯口から給湯するにあたり、給湯開始直後から高温の温水を給湯することができるようにする。【解決手段】温水を貯留する貯湯タンク２０と、貯湯タンク２０に貯留された温水を給湯口２６へ導くための給湯配管２８と、給湯配管２８における給湯口２６の近傍位置に設けられ、給湯配管２８を流れる湯水を再加熱する再加熱部３０と、を備え、再加熱部３０は、貯湯槽４０と、給湯配管２８から供給される湯水の一部を貯湯槽４０に導入する導入部４２２と、貯湯槽４０に貯留された湯水を、通電されることにより発熱するヒータで再加熱する加熱手段３１と、給湯配管２８から供給される湯水の残部と、加熱手段３１により再加熱された貯湯槽４０内の湯水とを混合することにより温水を生成する混合部４６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】
温水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに貯留された温水を給湯口へ導くための給湯配管と、
前記給湯配管における前記給湯口の近傍位置に設けられ、前記給湯配管を流れる湯水を再加熱する再加熱部と、
を備え、
前記再加熱部は、
貯湯槽と、
前記給湯配管から供給される湯水の一部を前記貯湯槽に導入する導入部と、
前記貯湯槽に貯留された湯水を、通電されることにより発熱するヒータで再加熱する加熱手段と、
前記給湯配管から供給される湯水の残部と、前記加熱手段により再加熱された前記貯湯槽内の湯水とを混合することにより温水を生成する混合部と、
を備えることを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
前記給湯配管内の水温が所定の下限温度以下の場合に前記加熱手段により湯水を再加熱させ、所定の上限温度に達すると加熱を停止する加熱制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載の給湯システム。
【請求項３】
前記加熱手段の主電源として蓄電池を備えたことを特徴とする請求項１記載の給湯システム。
【請求項４】
前記給湯配管内の水温が所定の下限温度以下の場合に前記蓄電池から前記加熱手段への通電を行わせ、所定の上限温度に達すると通電を停止する加熱制御手段を備えることを特徴とする請求項３記載の給湯配管再加熱システム。
【請求項５】
商用電源により前記蓄電池を充電する充電手段を備えることを特徴とする請求項３〜４のうち何れか１項記載の給湯システム。
【請求項６】
前記蓄電池は、鉛蓄電池、銀・亜鉛蓄電池、リチウム・イオン蓄電池、ニッケル・金属水酸化物蓄電池、ＮａＳ電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、リチウム金属蓄電池、キャパシタのうち少なくとも何れかであることを特徴とする請求項３〜５のうち何れか１項記載の給湯システム。
【請求項７】
温水を貯湯タンクに貯留するステップと、
前記貯湯タンクに貯留された温水を給湯配管を通じて給湯口へ導くステップと、
前記給湯配管における前記給湯口の近傍位置に設けられ、前記給湯配管を流れる湯水を再加熱部で再加熱するステップと、
を備え、
前記再加熱するステップは、
貯湯槽に温水を貯留するステップと、
前記給湯配管から供給される湯水の一部を前記貯湯槽に導入するステップと、
前記貯湯槽に貯留された湯水を通電されることにより発熱するヒータで再加熱するステップと、
前記給湯配管から供給される湯水の残部と、前記加熱手段により再加熱された前記貯湯槽内の湯水とを混合するステップと、
を含む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】
本発明は、貯湯タンクから給湯口へ至る給湯配管を流れる湯水を再加熱する給湯システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば家庭用の給湯システムとして、ヒータによって加熱された温水を貯湯タンクに貯留し、この温水を給湯配管によりシャワーやカラン等の給湯口に導くことで給湯を行うようにした給湯システムが一般的である。このような従来の給湯システムにおいては、給湯配管内の湯水が使用されていないときは、断熱材などで保温した状態で外気により冷却されるに任せているか、あるいは給湯配管内の湯水を強制循環させて湯温を維持している。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載される温水装置では、太陽電池の電力により蓄電池を充電し、この蓄電池の電力によって貯湯タンクの温水を加熱し、加熱された貯湯タンクの温水を給湯配管により給湯している。また、給湯配管内の湯水を強制循環させて湯温を維持する方法が多用されているが、これらの中でも、特許文献２に記載された装置では、給湯配管内に温水を循環させるだけではなく、貯湯タンク内給湯水と循環給湯管内給湯水との間で熱交換を行う熱交換機構を有するシステムとすることで給湯配管内の湯温を維持するとともに、従来に比べ、昇温ヒータや温度センサの省略により電気的故障を省くことにより設備費とランニングコストの引き下げを提案している。
【特許文献１】特開２０００−５５４７９号公報
【特許文献２】特開２００４−３３３０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、貯湯タンクに蓄えた温水を給湯する従来の給湯システムにおいては、給湯が行われていない間、給湯配管内に滞留した温水が冷め、給湯口を開けて給湯を開始してからしばらくの間、冷水が出てくることがよくある。そして、貯湯タンクは、スペースの都合上、浴室等の給湯場所から離れた場所に設置されることが多く、給湯配管が長くなるので、上記のように給湯開始直後に出てくる冷水の量も多くなる。このため、利用者は温水が出てくるまで長い間待たなければならず不愉快であり、また、温水になるまでの水が無駄に捨てられてしまうなどの問題がある。また、給湯配管内に湯水を循環させるシステムでは、熱効率が低下するうえ、設備費が高騰してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は上記の問題を解消すべくなされたものであり、貯湯タンクに貯留した温水を給湯配管を介して給湯口から給湯するにあたり、熱効率の低下や設備費の高騰を招くことなく、給湯開始直後から高温の温水を給湯することができるようすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、第一の発明は、温水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに貯留された温水を給湯口へ導くための給湯配管と、
前記給湯配管における前記給湯口の近傍位置に設けられ、前記給湯配管を流れる湯水を再加熱する再加熱部と、
を備え、
前記再加熱部は、
貯湯槽と、
前記給湯配管から供給される湯水の一部を前記貯湯槽に導入する導入部と、
前記貯湯槽に貯留された湯水を、通電されることにより発熱するヒータで再加熱する加熱手段と、
前記給湯配管から供給される湯水の残部と、前記加熱手段により再加熱された前記貯湯槽内の湯水とを混合することにより温水を生成する混合部と、
を備えることを特徴とする給湯システムである。
【０００７】
第二の発明は、第一の発明において前記給湯配管内の水温が所定の下限温度以下の場合に前記加熱手段により湯水を再加熱させ、所定の上限温度に達すると加熱を停止する加熱制御手段を備えることを特徴とする給湯システムである。
【０００８】
第三の発明は、第一の発明において前記加熱手段の主電源として蓄電池を備えたことを特徴とする給湯システムである。
【０００９】
第四の発明は、第三の発明について前記給湯配管内の水温が所定の下限温度以下の場合に前記蓄電池から前記加熱手段への通電を行わせ、所定の上限温度に達すると通電を停止する加熱制御手段を備えることを特徴とする給湯配管再加熱システムである。
【００１０】
第五の発明は、第三乃至第四の発明のうち何れかの発明において商用電源により前記蓄電池を充電する充電手段を備えることを特徴とする給湯システムである。
【００１１】
第六の発明は、第三乃至第五のうち何れかの発明において前記蓄電池が、鉛蓄電池、銀・亜鉛蓄電池、リチウム・イオン蓄電池、ニッケル・金属水酸化物蓄電池、ＮａＳ電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、リチウム金属蓄電池、キャパシタのうち少なくとも何れかであることを特徴とする記載の給湯システムである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、貯湯タンクに貯留した温水を給湯口から給湯するにあたり、給湯開始直後から高温の温水を給湯することが可能となる。また、従来、給湯配管内での湯水の冷却を補うために行われていた温水の循環が不要になることから、熱効率の低下や設備の高騰が抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態である給湯システム１０の全体構成図である。同図に示すように、本実施形態の給湯システム１０は、貯湯タンク２０と、貯湯タンク２０に貯留された温水を、シャワー２２やカラン２４等の給湯口２６に導く給湯配管２８と、給湯配管２８の給湯口２６付近の位置に設置され、給湯配管２８を流れる湯水を再加熱する再加熱部３０とを備えている。
【００１４】
貯湯タンク２０は、給水配管２１から供給された冷水を例えば電熱器である不図示の温水器によって加熱し、この加熱した温水を貯留する。また、給湯口２６には、給湯配管２８から供給される温水に冷水を混合するための混合水栓（図示せず）が設けられており、利用者はこの混合水栓を操作して給湯温度を調節することができる。
【００１５】
図２は、本実施形態における再加熱部３０の構成を示す図である。同図に示すように、再加熱部３０は、貯湯槽４０、上流側給湯配管２０ａ、下流側給湯配管２０ｂ、加熱手段３１、混合部４６、ヒータ制御部４７、蓄電池３２を備えている。
【００１６】
上流側給湯配管２０ａは、屋外等に設置された貯湯タンクと貯湯槽４０とを接続し、貯湯槽４０内で導入管４３と混合管４４とに分岐する。導入管４３は、貯湯槽４０内の下部において先端が開放し、上流側給湯配管２０ａから供給された湯水の一部を貯湯槽４０内に導入するものであり、本発明の「導入部」に相当する。混合管４４は、上流側給湯配管２０ａから供給された湯水の残部を混合部４６に導く。混合管４４と混合部４６とは柔軟に変形可能な接続管４５を介して接続されている。これにより、地震等の外部からの振動、衝撃により混合管４４と混合部４６との間に相対的な変位が生じた場合も、その相対変位を吸収して、接続部の損傷等を防止できるようになっている。
【００１７】
貯湯槽４０は、上流側給湯配管２０ａを通じて導かれた湯水を貯留する槽である。貯湯槽４０は、槽内の圧力調整のための安全弁４１と槽内のメンテナンスのための排水口４２とを備えていても良い。
【００１８】
加熱手段３１は、例えばコイル状に形成され、通電されると直ちに発熱する性質を有するヒータを備えており、貯湯槽４０に貯留された湯水を再加熱することができる。加熱手段３１の電源には、商用電源を用いても良いし、前述した蓄電池３２等を用いても良い。
【００１９】
混合部４６は、有孔管により構成されており、上流側給湯配管２０ａから混合管４４を通じて管内に導かれた湯水と、貯湯槽４０から孔部を介して管内に流入する、加熱手段３１により再加熱された湯水とを所定の割合で混合する。この混合割合は、例えば、混合部４６を構成する有孔管の孔の寸法や個数、導入管４３や混合管４４の管径等により設定することができる。
【００２０】
下流側給湯配管２０ｂは、混合部４６で上記のように混合された湯水をシャワーやカラン等の給湯口に導く。給湯口では湯水の使用者が適宜水道水等と混合して、湯加減を調節できるようになっている。
【００２１】
ヒータ制御部４７は、貯湯槽４０内の水温を測定するための温度センサを備えており、貯湯槽４０内の水温が第１の所定の温度Ｔ０未満の場合には、加熱手段３１の電源をオンにすることにより加熱手段３１により貯湯槽４０内の水を加熱させる。一方、貯湯槽４０内の水温が第２の所定の温度Ｔ１（＞Ｔ０）に達した場合には、加熱手段３１の電源をオフにすることにより加熱手段３１による加熱を停止する。
【００２２】
加熱手段３１の電源となる蓄電池３２としては、例えば、鉛蓄電池、銀・亜鉛蓄電池、リチウム・イオン蓄電池、ニッケル・金属水酸化物蓄電池、ＮａＳ電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、リチウム金属蓄電池、大容量高出力のキャパシタなどの二次電池を用いることができる。特に、リチウム・イオン蓄電池は大容量・高出力でかつ効率が高いので、加熱手段３１の電源として好ましい。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態の給湯システムは、蓄電池３２に充電を行う充電回路６０を備えている。同図に示すように、充電回路６０は、基本的には、商用電源６２とダイオード６６とにより構成される。ただし、使用する二次蓄電池の種類に応じ、コストも考慮した最適の充放電形態がとれるよう構成する。例えば、二次蓄電池にリチウム・イオン電池を使用する場合には、電流一定充電、電圧一定充電などの充電方式を用い、過充電保護装置や必要があれば、各セル単位の管理が行える装置を付加する。また、電池の寿命を考慮して過放電防止装置なども付加する。
【００２４】
なお、本実施形態において、少なくとも再加熱部３０の周囲を断熱材で梱包することにより、再加熱部３０の内部での温水の再加熱を効率的に行えるようにすることが望ましい。
【００２５】
また、本実施形態では、蓄電池３２を商用電源により２４時間充電可能な形態としたが、これに限らず、将来二次蓄電池コストが大幅に低減し、経済的に成立するレベルに達した場合には、大容量（例えば４０ｋＷＨ程度）の二次蓄電池を設置し夜間電力で充電するものとしてもよく、太陽電池等の分散型電源で充電することとしてもよく、あるいは、商用電源と太陽電池等とのハイブリッド方式で充電することとしてもよい。
【００２６】
以上の構成によれば、給湯配管２８内の温水の温度が所定の下限温度（例えば６０℃）以下の場合に、蓄電池３２から加熱手段３１に通電されることで加熱手段３１が発熱し、給湯配管２８を流れる湯水が再加熱部３０にて再加熱される。したがって、貯湯タンク２０から供給された温水が給湯配管２８に滞留している間に所定温度以下に冷めても、この冷めた湯水が加熱手段３１により再加熱されたあと、給湯口２６から給湯されることになる。このため、シャワー２２やカラン２４などの給湯口２６を開いて給湯を開始した直後から高温の温水が給湯されるので、従前のように、水温が上がるのを待たねばならないという不便がなくなって利用者は快適にシャワー２２等を使用することができ、また、給湯開始後に出てくる冷めた水を無駄にすることがなくなるので、節水にも役立つ。
【００２７】
また、給湯口２６から給湯が行われていない状態でも、再加熱部３０内の温水が所定の温度（例えば９０℃）以上となった場合は、加熱手段３１の電源をオフにすることにより加熱手段３１による加熱を停止するので、不必要に再加熱することを防止でき、過加熱が生じることもない。
【００２８】
本実施形態では、再加熱管３８を流れる湯水を加熱手段３１により加熱するので、加熱手段３１に多量の電力を供給することが必要となる。このため、加熱手段３１の電源として商用電源を用いると、電力会社との契約電力を大きくしなければならない。しかしながら、加熱手段３１への大電力の供給が必要になるのは、給湯開始直後の短い時間の数リットル分だけであり、そのような短時間の大電力供給だけのために、電力会社との基本契約電力を大きくするのはコスト的に無駄が大きい。これに対して、本実施形態では、加熱手段３１の電源として、大電力を出力することが可能なリチウムイオン電池等の蓄電池３２を用いることで、そのような問題はなく、給湯システム１０に掛かる電気代の基本契約料金を抑制できる。
【００２９】
また、給湯配管中の温水の温度を維持するために、従来のように温水を循環させることは不要であるため、熱効率の低下や設備費の高騰を抑えることができ、これにより、集合住宅などへ適用可能な効率的な集中給湯方式の導入が実現できる。
【００３０】
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】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態である給湯システムの全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態における再加熱部の構成を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  給湯システム                  ２０  貯湯タンク
２２  シャワー                      ２４  カラン
２６  給湯口                        ２８，２８ａ，２８ｂ  給湯配管
３０  再加熱部                      ３１  加熱手段
３２  蓄電池                        ４０  貯湯槽
４１  安全弁                        ４２  排水口
４３  導入管                        ４４  混合管
４５  接続管                        ４６  混合部
４７  ヒータ制御部
【図１】
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【図２】
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