JP3726761B2 - 給湯システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、太陽熱等の補助熱源によって生成された温水を蓄熱槽に貯留しておき、この温水を、上水と混合可能な給湯接続ユニットを介して、給湯器に送出するようにした給湯システムに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
補助熱源を利用した給湯システムとしては、例えば、太陽熱を利用して温水を生成する太陽熱利用温水器と給湯器とを組み合わせた給湯システムが従来から一般的に知られている。
【０００３】
こういった、給湯システムでは、太陽熱を利用して生成された温水を貯留する蓄熱槽を備えている太陽熱利用温水器と給湯器とが、給湯接続ユニットを介して接続されており、給湯時には、太陽熱利用温水器の蓄熱槽に貯留された温水が給湯接続ユニットを介して給湯器に送出されるが、給湯接続ユニットは、蓄熱槽に貯留された温水を単に給湯器に送出するだけではなく、必要に応じて、蓄熱槽から送出される温水に上水を混合した状態で、給湯器に送出することができるように、給湯接続ユニットには、全開で蓄熱槽から送出された温水のみを給湯器に送出し、全閉で上水のみを給湯器に送出する混合調節弁が搭載されている。
【０００４】
従って、給湯器に対して設定された給湯設定温度以上の温水が蓄熱槽に貯留されている場合は、給湯接続ユニットの混合調節弁が、蓄熱槽から送出される給湯設定温度以上の温水と上水とを適宜混合することによって、目標温度となる給湯設定温度の温水を生成する給湯設定温度制御が行われ、給湯接続ユニットによって生成された給湯設定温度の温水が給湯器に送出されることになる。
【０００５】
一方、給湯設定温度以上の温水が蓄熱槽に貯留されていない場合は、給湯接続ユニットの混合調節弁が、蓄熱槽から送出される給湯設定温度を下回る温水を、上水と適宜混合することによって、目標温度となる予め定められた固定温度まで強制的に下げた状態で給湯器に送出する固定温度制御が行われ、給湯器のバーナーを燃焼させることによって給湯設定温度の温水を生成することになる。
【０００６】
ところで、上述したように、給湯設定温度と蓄熱槽から送出される温水の温度とに基づいて給湯設定温度制御または固定温度制御のいずれか一方を選択的に行うような給湯接続ユニットを使用した給湯システムでは、給湯接続ユニットから給湯設定温度の温水が送出される場合は、給湯器のバーナーの燃焼を強制的に停止させる必要があり、そのためには、給湯接続ユニットから給湯器に対して燃焼停止指令を送信しなければならない。
【０００７】
しかしながら、両者間で認識可能な共通の信号を相互に通信することができないような給湯器と給湯接続ユニットとを組み合わせる場合は、給湯接続ユニットが、給湯器のバーナーの燃焼を制御することができないので、そのような場合は、図４に示すように、給湯接続ユニット５２から送出される温水が給湯器５３を通して給湯されるメイン流路５４に、給湯器５３をバイパスするバイパス流路５５を接続し、メイン流路５４におけるバイパス流路５５の分岐部または合流部に手動操作で流路を切り換える三方弁５６を設置した給湯システムが従来から採用されている。
【０００８】
従って、こういった給湯システム５０では、蓄熱槽５１に給湯設定温度以上の温水が貯留されている場合は、使用者が手動で三方弁５６をバイパス流路５５側に切り換え、蓄熱槽５１に給湯設定温度を下回る温水が貯留されている場合は使用者が手動で三方弁５６を給湯器５３側に切り換えることになるが、使用者がその切換操作を誤ると、給湯設定温度の温水を給湯することができなくなり、特に、蓄熱槽５１に給湯設定温度以上の温水が貯留されている場合に三方弁の切換操作を誤ると、給湯接続ユニット５２から送出された給湯設定温度の温水が給湯器５３によって加熱されるので、危険な高温出湯が行われるといった問題がある。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、給湯接続ユニットが給湯器のバーナーの燃焼等を制御することができない場合であっても、危険な高温出湯を防止することができる給湯システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記の課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、主熱源としての給湯器と、補助熱源によって生成された温水を貯留する蓄熱槽と、前記蓄熱槽から送出された温水に必要に応じて上水を混合することで目標温度の温水を前記給湯器に送出する混合調節弁が搭載された給湯接続ユニットと、前記給湯接続ユニットから送出される温水を、前記給湯器を通して給湯するメイン流路と、前記給湯器をバイパスするように、前記メイン流路に接続されるバイパス流路と、前記メイン流路における前記バイパス流路の分岐部または合流部に設置された三方弁とを備え、前記蓄熱槽から給湯設定温度以上の温水が前記給湯接続ユニットに送出されるようになると、前記三方弁をバイパス流路側に切り換えると共に、前記給湯接続ユニットが上水を混合することによって給湯設定温度の温水を生成する給湯設定温度制御を行い、前記蓄熱槽から給湯設定温度を下回る温水が前記給湯接続ユニットに送出されるようになると、前記三方弁を給湯器側に切り換えると共に、前記給湯接続ユニットが上水を混合することによって、予め定められた固定温度の温水を生成する固定温度制御を行うようになっており、前記給湯接続ユニットから最低作動流量以上の温水が送出されている場合は、前記三方弁による流路の切換動作及び前記給湯接続ユニットの制御の切換動作を行わないようにしたことを特徴とする給湯システムを提供するものである。
【００１１】
以上のように、この給湯システムでは、蓄熱槽から給湯設定温度以上の温水が給湯接続ユニットに送出される場合は、三方弁がバイパス流路側に切り換えられた状態で、給湯接続ユニットが給湯設定温度制御を行い、蓄熱槽から給湯設定温度を下回る温水が給湯接続ユニットに送出される場合は、三方弁が給湯器側に切り換えられた状態で、給湯接続ユニットが固定温度制御を行うようになっているので、使用者が手動で三方弁を切り換える従来の給湯システムとは異なり、危険な高温出湯を防止することができる。
【００１２】
また、三方弁による流路の切換動作及び給湯接続ユニットの制御の切換動作を行った直後は、一時的に給湯温度が変動するおそれがあるので、この給湯システムのように、給湯接続ユニットから最低作動流量以上の温水が送出されている場合は、三方弁による流路の切換動作及び給湯接続ユニットの制御の切換動作を行わないようにしておくと、給湯温度が極端に変動することがなく、使用者に不快感を与えにくいという効果が得られる。
【００１３】
また、請求項２にかかる発明の給湯システムのように、前記三方弁を給湯器側に切り換えた状態で、前記給湯接続ユニットが前記固定温度制御を強制的に行う固定運転モードと、前記給湯設定温度と前記蓄熱槽から送出される温水の温度とに基づいて、前記三方弁をバイパス流路側に切り換えた状態で前記給湯接続ユニットが行う前記給湯設定温度制御または前記三方弁を給湯器側に切り換えた状態で前記給湯接続ユニットが行う前記固定温度制御のいずれか一方を選択的に実行する通常運転モードとを切り換えることができるようになっているものにあっては、給湯設定温度以上の温水が蓄熱槽に貯留されているため、通常運転モードでは、ほとんどバイパス流路を通って給湯が行われる夏場においても、定期的に固定運転モードに切り換えて給湯運転を行うことで、メイン流路における給湯器部分に滞留している水を排出することができるので、死水の発生を防止することができるという効果がある。
【００１４】
また、浴槽に対する自動注湯機能を備えた給湯器が設置されている場合、浴槽への自動注湯を行おうとすると、給湯接続ユニットから給湯器に温水を送出しなければならないが、給湯設定温度以上の温水が蓄熱槽に貯留されているため、通常運転モードでは、ほとんどバイパス流路を通って給湯が行われる夏場においては、浴槽に対する自動注湯を行うことができなくなるといった問題がある。しかしながら、上述した給湯システムでは、固定運転モードと通常運転モードとを切り換えることができるようになっているので、固定運転モードに切り換えることによって、給湯器の自動注湯機能を使用することが可能になるという効果も得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、主熱源としての給湯器３０と、補助熱源としての太陽熱利用温水器１０とを組み合わせた給湯システム１の概略構成を示している。この給湯システム１は、同図に示すように、太陽熱利用温水器１０と給湯器３０とが給湯接続ユニット２０を介して接続されたものであり、給湯接続ユニット２０と給湯器３０の温水入口側とを接続する温水配管２３及び給湯器３０の温水出口側に接続された給湯管３１からなるメイン流路には、給湯器３０をバイパスするバイパス管３２が接続されることによってバイパス流路が形成され、メイン流路におけるバイパス流路の分岐部には、流路を切り換える電動三方弁３３が設置されている。
【００１６】
なお、太陽熱利用温水器１０及び給湯接続ユニット２０は、図１に一点鎖線で囲われた構成要素が同一のケーシング内に収容されており、給湯器３０のコントローラ３０ａには、給湯器３０を操作するために台所等に設置される操作リモコン３０ｂが接続されている。
【００１７】
前記太陽熱利用温水器１０は、ソーラー集熱機１１と密閉式の蓄熱槽１５とを備えており、蓄熱槽１５には、その下端部に上水を供給するための給水管１６が接続されていると共に、上端部には貯留された温水を給湯接続ユニット２０に送出するための温水供給管１７が接続されている。
【００１８】
前記ソーラー集熱機１１には、その入口側と出口側とを接続するソーラー配管１２によって熱媒体の循環経路が形成されており、このソーラー配管１２は、部分的に蓄熱槽１５内に導入された熱交換部１２ａを有している。また、ソーラー配管１２には、熱媒体をソーラー集熱機１１と熱交換部１２ａとの間で循環させる循環ポンプ１３と、熱媒体を貯留するリザーブタンク１４とが接続されており、ソーラー集熱機１１によって加熱された熱媒体が、ソーラー配管１２を通って蓄熱槽１５内に導かれ、熱交換部１２ａで蓄熱槽１５内の水と熱交換を行うことで、蓄熱槽１５内に温水が生成されるようになっている。
【００１９】
前記リザーブタンク１４内には、リザーブタンク１４内に貯留された熱媒体の保有量が必要最小量を下回ったか否かを検出する保有量検出手段１４ａが設置されており、この保有量検出手段１４ａによって、熱媒体の保有量が必要最小量を下回ったことが検出されると、循環ポンプ１３の空運転を防止するため、循環ポンプ１３の運転を強制的に停止させるようになっている。
【００２０】
また、この太陽熱利用温水器１０には、ソーラー集熱機１１に設置された図示しない集熱温度センサからの温度検出信号、蓄熱槽１５に貯留された温水の温度（以下、槽内温度という。）Ｔｔを検出する槽内温度センサ１８からの温度検出信号、保有量検出手段１４ａからの保有量検出信号、給水管１６の上流側に設置された流量センサ１９からの流量検出信号等がそれぞれ入力されるコントローラ１０ａが搭載されており、このコントローラ１０ａが、保有量検出信号及び集熱温度センサからの温度検出信号に基づいて循環ポンプ１３の発停制御を独立して行うようになっている。
【００２１】
また、このコントローラ１０ａには、運転スイッチを有する操作リモコン１０ｂが接続されており、この操作リモコン１０ｂによって、給湯接続ユニット２０側の給湯設定温度Ｔｅを設定することができるようになっている。
【００２２】
前記給湯接続ユニット２０は、同図に示すように、給水管２２を介して供給される上水と、蓄熱槽１５から温水供給管１７を介して供給される温水とを、必要に応じて混合する混合調節弁２１を備えており、蓄熱槽１５から送出された温水は、そのまま又は上水と適宜混合された状態で混合調節弁２１の出口側に接続された、メイン流路を構成する温水配管２３を介して給湯器３０側に送出されるようになっている。なお、混合調節弁２１は、全開状態で、蓄熱槽１５から温水供給管１７を介して供給される温水のみを給湯器３０側に送出し、逆に、全閉状態では、給水管２２を介して供給される上水のみを給湯器３０側に送出するようになっている。
【００２３】
また、給湯接続ユニット２０には、混合調節弁２１の上水入口側に接続された給水管２２と混合調節弁２１の温水出口側に接続された温水配管２３とを相互に接続するバイパス管２４が設けられており、このバイパス管２４には、通電状態でバイパス管２４の流路を遮断するダイヤフラム方式の電磁弁２５が設置されている。
【００２４】
また、混合調節弁２１に接続された温水供給管１７及び温水配管２３には、蓄熱槽１５から送出される温水の温度（以下、入湯温度という。）Ｔｓを検出するための入湯温度センサ２６及び給湯接続ユニット２０から送出される温水の温度（以下、出湯温度という。）Ｔｏを検出するための出湯温度センサ２７が設置されている。
【００２５】
前記給湯接続ユニット２０には、シリアルインターフェースを介して太陽熱利用温水器１０のコントローラ１０ａと相互に通信可能なコントローラ２０ａが搭載されており、このコントローラ２０ａには、入湯温度センサ２６及び出湯温度センサ２７からの温度検出信号が入力されると共に、操作リモコン１０ｂによって設定された給湯設定温度Ｔｅがコントローラ１０ａから送信され、これらの温度検出信号及び給湯設定温度Ｔｅに基づいて、コントローラ２０ａが混合調節弁２１を制御するようになっている。
【００２６】
蓄熱槽１５から送出される温水の温度、即ち、入湯温度センサ２６によって検出された入湯温度Ｔｓが給湯設定温度Ｔｅ以上の場合は、給湯器３０によって加熱しなくても、上水を適宜混合することによって給湯設定温度Ｔｅの温水を供給することができるので、電動三方弁３３をバイパス流路側に切り替えると共に、給湯接続ユニット２０から送出される温水の温度、即ち、出湯温度センサ２７によって検出される出湯温度Ｔｏが給湯設定温度Ｔｅになるように、混合調節弁２１を制御する給湯設定温度制御を行うようになっている。
【００２７】
一方、入湯温度Ｔｓが給湯設定温度Ｔｅより低い場合は、給湯器３０が加熱しなければ、給湯設定温度Ｔｅの温水を供給することができないので、太陽熱利用温水器１０のコントローラ１０ａが、電動三方弁３３を給湯器３０側に切り替えると共に、給湯器３０のバーナーを燃焼させることによって、確実に給湯設定温度Ｔｅの温水を生成することができるように、固定温度（例えば、３０℃）Ｔｆの温水が送出されるように、混合調節弁２１の開度を調整して上水を混合する固定温度制御を行うようになっている。
【００２８】
また、この給湯システム１では、操作リモコン１０ｂの運転スイッチがＯＮされている状態では、給湯接続ユニット２０が給湯設定温度Ｔｅと入湯温度Ｔｓとに基づいて給湯設定温度制御または固定温度制御のいずれか一方を選択的に行う通常運転モードで給湯運転が行われることになるが、操作リモコン１０ｂの運転スイッチがＯＦＦされると、電動三方弁３３が給湯器３０側に切り換わって、給湯接続ユニット２０が固定温度制御を強制的に行う固定運転モードに切り換わるようになっている。
【００２９】
以下、この給湯システム１の運転動作について、図２に示すフローチャートを参照して説明する。まず、操作リモコン１０ｂの運転スイッチがＯＮされているか否かを判断し（ステップＳ１）、運転スイッチがＯＮされているとき、即ち、通常運転モードに設定されているときは、続いて、流量センサ１９からの流量検出信号に基づいて、給湯接続ユニット２０から最低作動流量以上の温水が送出されているか否かを判断し（ステップＳ２）、給湯接続ユニット２０から最低作動流量以上の温水が送出されている場合は、現状の運転状態を変更することなく、ステップＳ１に移行する。
【００３０】
一方、ステップＳ２において、給湯接続ユニット２０から送出される温水量が最低作動流量を下回っている場合は、槽内温度センサ１８からの温度検出信号に基づいて、蓄熱槽１５の槽内温度Ｔｔが給湯設定温度Ｔｅ以上か否かを判断し（ステップＳ３）、槽内温度Ｔｔが給湯設定温度Ｔｅ以上である場合は、電動三方弁３３をバイパス流路側に切り換えた状態で、給湯接続ユニット２０が給湯設定温度制御を行い（ステップＳ４）、ステップＳ１に移行するが、槽内温度Ｔｔが給湯設定温度Ｔｅを下回っている場合は、電動三方弁３３を給湯器３０側に切り換えた状態で、給湯接続ユニット２０が固定温度制御を行い（ステップＳ５）、ステップＳ１に移行する。
【００３１】
また、ステップＳ１において、操作リモコン１０ｂの運転スイッチがＯＦＦされているときは、即ち、固定運転モードに設定されているときは、蓄熱槽１５の槽内温度Ｔｔが給湯設定温度Ｔｅ以上か否かに拘わらず、強制的に、電動三方弁３３を給湯器３０側に切り換えた状態で、給湯接続ユニット２０が固定温度制御を行い（ステップＳ６）、ステップＳ１に移行する。
【００３２】
以上のように、この給湯システム１では、給湯接続ユニット２０が給湯設定温度制御を行うときは、電動三方弁３３がバイパス流路側に自動的に切り替わり、給湯接続ユニット２０が固定温度制御を行うときは、電動三方弁３３が給湯器３０側に自動的に切り替わるようになっているので、蓄熱槽に貯留された温水の温度に応じて、使用者が手動で三方弁を切り換えなければならない従来の給湯システムとは異なり、危険な高温出湯を防止することができる。
【００３３】
また、蓄熱槽１５から給湯器３０までの配管長が長くなると、電動三方弁３３による流路を切り換えると共に給湯接続ユニット２０における制御を切り換えた直後は、給湯温度が一時的に給湯設定温度Ｔｅからオーバーシュートしたり、アンダーシュートしたりすることがあるが、この給湯システム１では、給湯接続ユニット２０から最低作動流量以上の温水が送出されている場合は、電動三方弁３３による流路の切換動作及び給湯接続ユニット２０の制御の切換動作を行わないようになっているので、例えば、シャワーを使用している途中で湯温が極端に変動するといったことがなく、使用者に不快感を与えることがないという効果が得られる。
【００３４】
また、この給湯システム１では、操作リモコン１０ｂの運転スイッチをＯＮ、ＯＦＦすることによって、電動三方弁３３をバイパス流路側または給湯器側に切り換えた状態で、給湯接続ユニット２０が給湯設定温度制御または固定温度制御のいずれか一方を選択的に行う通常運転モードと、電動三方弁３３を給湯器３０側に切り換えた状態で、給湯接続ユニット２０が固定温度制御を強制的に行う固定運転モードとを切り換えることができるようになっているので、給湯設定温度Ｔｅ以上の温水が蓄熱槽１５に貯留されているため、通常運転モードでは、ほとんどバイパス流路を通って給湯が行われる夏場においても、使用者が操作リモコン１０ｂの運転スイッチを定期的にＯＦＦすることによって、固定運転モードに切り換えた状態で給湯運転を行うことで、メイン流路における給湯器３０部分に滞留している水を排出することができるので、死水の発生を防止することができるという効果がある。
【００３５】
また、給湯器３０が、浴槽に対する自動注湯機能を備えている場合、浴槽への自動注湯を行おうとすると、給湯接続ユニット２０から給湯器３０に温水を送出しなければならないが、給湯設定温度Ｔｅ以上の温水が蓄熱槽１５に貯留されているため、上述した通常運転モードでは、ほとんどバイパス流路を通って給湯が行われる夏場においては、浴槽に対する自動注湯を行うことができなくなるといった問題がある。
【００３６】
しかしながら、この給湯システム１では、上述したように、固定運転モードと通常運転モードとを切り換えることができるようになっているので、使用者が操作リモコン１０ｂの運転スイッチをＯＦＦして、固定運転モードに切り換えると、固定温度（例えば、３０℃）Ｔｆの温水を給湯器３０に確実に送出することができるので、給湯器３０の自動注湯機能を使用した浴槽への自動注湯が可能になる。
【００３７】
なお、上述した実施形態では、通常運転モードにおいて、給湯接続ユニット２０が給湯設定温度制御を行っている状態で給湯が行われているときに、操作リモコン１０ｂの運転スイッチがＯＦＦされると、固定運転モードに切り換わることに伴って、電動三方弁３３による流路の切り換え及び給湯接続ユニット２０の制御の切り換えが行われ、一時的に給湯温度が変動するおそれがあるので、例えば、図３に示すフローチャートのように、ステップＳ１において、操作リモコン１０ｂの運転スイッチがＯＦＦされたときは、給湯接続ユニット２０から最低作動流量以上の温水が送出されているか否か、即ち、給湯中であるか否かを判断し（ステップＳ７）、給湯中の場合は、電動三方弁３３による流路の切換動作及び給湯接続ユニット２０の制御の切換動作を行うことなく、ステップＳ１に移行し、給湯中でない場合にだけ、ステップＳ８に移行して、電動三方弁３３による流路の切換動作及び給湯接続ユニット２０の制御の切換動作を行うようにしておくことが望ましい。
【００３８】
また、上述した実施形態では、メイン流路におけるバイパス流路の分岐部に電動三方弁３３を設置しているが、これに限定されるものではなく、メイン流路におけるバイパス流路の合流部に電動三方弁３３を設置することも可能である。
【００３９】
また、上述した実施形態は、補助熱源として太陽熱利用温水器を使用した給湯システムであるが、給湯システムにおける補助熱源は、こういった太陽熱利用温水器に限定されるものではなく、例えば、コージェネレーションシステムにおけるガスエンジンやガスタービンの廃熱を補助熱源として使用した給湯システムのように、種々の補助熱源を使用した給湯システムについて、本発明を適用することができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる給湯システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】同上の給湯システムの運転動作を示すフローチャートである。
【図３】他の実施形態である給湯システムの運転動作を示すフローチャートである。
【図４】従来の給湯システムを示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 給湯システム
１０ 太陽熱利用温水器
１０ａ コントローラ
１０ｂ 操作リモコン
１１ ソーラー集熱機
１３ 循環ポンプ
１５ 蓄熱槽
１８ 槽内温度センサ
１９ 流量センサ
２０ 給湯接続ユニット
２０ａ コントローラ
２１ 混合調節弁
２３ 温水配管（メイン流路）
２６ 入湯温度センサ
２７ 出湯温度センサ
３０ 給湯器
３１ 給湯管（メイン流路）
３２ バイパス管（バイパス流路）
３３ 電動三方弁

Claims (2)

1. 主熱源としての給湯器と、
   補助熱源によって生成された温水を貯留する蓄熱槽と、
   前記蓄熱槽から送出された温水に必要に応じて上水を混合することで目標温度の温水を前記給湯器に送出する混合調節弁が搭載された給湯接続ユニットと、
   前記給湯接続ユニットから送出される温水を、前記給湯器を通して給湯するメイン流路と、
   前記給湯器をバイパスするように、前記メイン流路に接続されるバイパス流路と、
   前記メイン流路における前記バイパス流路の分岐部または合流部に設置された三方弁とを備え、
   前記蓄熱槽から給湯設定温度以上の温水が前記給湯接続ユニットに送出されるようになると、前記三方弁をバイパス流路側に切り換えると共に、前記給湯接続ユニットが上水を混合することによって給湯設定温度の温水を生成する給湯設定温度制御を行い、
   前記蓄熱槽から給湯設定温度を下回る温水が前記給湯接続ユニットに送出されるようになると、前記三方弁を給湯器側に切り換えると共に、前記給湯接続ユニットが上水を混合することによって、予め定められた固定温度の温水を生成する固定温度制御を行うようになっており、
   前記給湯接続ユニットから最低作動流量以上の温水が送出されている場合は、前記三方弁による流路の切換動作及び前記給湯接続ユニットの制御の切換動作を行わないようにしたことを特徴とする給湯システム。
2. 前記三方弁を給湯器側に切り換えた状態で、前記給湯接続ユニットが前記固定温度制御を強制的に行う固定運転モードと、前記給湯設定温度と前記蓄熱槽から送出される温水の温度とに基づいて、前記三方弁をバイパス流路側に切り換えた状態で前記給湯接続ユニットが行う前記給湯設定温度制御または前記三方弁を給湯器側に切り換えた状態で前記給湯接続ユニットが行う前記固定温度制御のいずれか一方を選択的に実行する通常運転モードとを切換可能に構成されている請求項１に記載の給湯システム。

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