JP-2026075715-A - 貯湯式給湯システム

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Abstract

【課題】貯湯タンク内の湯水温度分布が、即湯運転に起因して本来意図する温度分布とは大きく相違した状況になることを適切に防止し得る貯湯式給湯システムを提供する。【解決手段】貯湯式給湯システムＳＹは、第１の戻し路５４の湯水が貯湯タンク１を経由することなく第１の出湯路５１に戻るように循環する態様の即湯運転が可能な第１の湯水循環路Ｃ１と、第１の湯水循環路Ｃ１の湯水が２次側域３ｂを通過する熱交換器３と、第２のポンプＰ２の駆動により、貯湯タンク１の湯水が第２の出湯路６２を介して熱交換器３の１次側域３ａに供給されてから第２の戻し路６３を介して貯湯タンク１に戻る態様の湯水循環が可能な即湯加熱用の第２の湯水循環路Ｃ２と、この第２の湯水循環路Ｃ２の湯水流量Ｑｃを変更可能な湯水流量変更手段Ｖｃと、を備えている。【選択図】図１

Inventors

嶋本佳那子
岡田直樹

Assignees

株式会社ノーリツ

Dates

Publication Date: 20260511
Application Date: 20241023

Claims (5)

熱源を利用して加熱された湯水を貯留可能な貯湯タンクと、この貯湯タンクから給湯端末に湯水を供給するための第１の出湯路と、この第１の出湯路の前記給湯端末寄りの位置に一端が接続された第１の戻し路および湯水循環用の第１のポンプを含み、かつこの第１のポンプの駆動により、前記第１の出湯路の湯水を前記第１の戻し路に流れさせることが可能な即湯用の第１の湯水循環路と、を備えている、貯湯式給湯システムであって、前記第１の湯水循環路は、前記第１の戻し路の湯水が前記貯湯タンクを経由することなく前記第１の出湯路に戻るように循環する態様の即湯運転が可能とされており、前記貯湯タンクから第２の出湯路を介して１次側域に湯水が供給され、かつこの供給された湯水を利用して、２次側域に流通する前記第１の湯水循環路の湯水を加熱可能な熱交換器と、この熱交換器の前記１次側域を通過した湯水を前記貯湯タンクに戻すための第２の戻し路および湯水循環用の第２のポンプを含み、かつこの第２のポンプの駆動により、前記貯湯タンクの湯水が前記第２の出湯路を介して前記熱交換器の前記１次側域に供給されてから前記第２の戻し路を介して前記貯湯タンクに戻る態様の湯水循環が可能な即湯加熱用の第２の湯水循環路と、この第２の湯水循環路の湯水流量Ｑｃを変更可能な湯水流量変更手段と、をさらに備えていることを特徴とする、貯湯式給湯システム。
請求項１に記載の貯湯式給湯システムであって、前記第１の湯水循環路は、前記熱交換器への湯水供給が回避されるように前記熱交換器に並列接続されたバイパス流路と、前記即湯運転時において、前記熱交換器の前記２次側域の湯水流量Ｑａと前記バイパス流路の湯水流量Ｑｂとの比率を変更可能な流量比率変更手段と、を備えている、貯湯式給湯システム。
請求項２に記載の貯湯式給湯システムであって、前記即湯運転時において、前記熱交換器の前記２次側域の湯水流量Ｑａと前記バイパス流路の湯水流量Ｑｂとの比率を、前記第１の湯水循環路の湯水が所定の温度範囲未満であるときには、１対０とする一方、前記所定の温度範囲を超えているときには、０対１とする制御が実行されるように構成されている、貯湯式給湯システム。
請求項１ないし３のいずれかに記載の貯湯式給湯システムであって、前記第２の戻し路の湯水温度Ｔ２、および前記貯湯タンクのうちの前記第２の戻し路の接続箇所周辺の貯湯温度Ｔ３をそれぞれ検知可能な温度検知手段と、前記即湯運転時であり、かつ前記第２の湯水循環路において湯水循環がなされている際に、前記湯水温度Ｔ２が前記貯湯温度Ｔ３よりも高温であるときには、前記第２の湯水循環路の湯水流量Ｑｃを減少させる一方、前記湯水温度Ｔ２が貯湯温度Ｔ３よりも低温であるときには、前記第２の湯水循環路の湯水流量Ｑｃを増加させることにより、前記湯水温度Ｔ２を前記貯湯温度Ｔ３に近づける制御を実行する制御手段と、をさらに備えている、貯湯式給湯システム。
請求項１に記載の貯湯式給湯システムであって、前記貯湯タンクの上下高さ方向に間隔を隔てた配置に設けられた複数の貯湯温度検知センサを、さらに備えており、前記貯湯タンクの上部および下部は、前記熱源に配管接続され、かつ前記貯湯タンクへの貯湯動作は、前記貯湯タンク内の下部から前記熱源に送られて加熱された湯水が前記貯湯タンク内の上部に戻される態様で行なわれるように構成されており、前記第１および第２の出湯路は、いずれも前記貯湯タンクの上部に接続されており、前記第２の戻し路は、前記貯湯タンクのうち、前記第１および第２の出湯路との接続部よりも低い位置であって、前記複数の貯湯温度検知センサのいずれかによって温度検出される領域に湯水を戻すように設けられている、貯湯式給湯システム。

Description

本発明は、即湯運転が可能な貯湯式給湯システムに関する。ここで、本明細書における「即湯運転」とは、給湯端末が開状態とされた際に、この給湯端末から所定温度以上の湯水を即座に流出させることができるように、給湯端末に繋がっている湯水流路において所定温度以上の加熱湯水を循環・滞留させておくための動作である。貯湯式給湯システムの一例として、図４（ａ）に示す貯湯式給湯システムＳＹｅがある。この貯湯式給湯システムＳＹｅは、熱源であるヒートポンプ２を利用して加熱された湯水を貯留可能な貯湯タンク１を備えている。また、貯湯タンク１の湯水を所望の給湯端末９０に供給するための出湯路５１、入水口５０ａに供給された非加熱の湯水を貯湯タンク１および出湯路５１の途中箇所に供給するための入水路５０、戻し路５４ｅ、および即湯用の湯水循環路Ｃｅを備えている。戻し路５４ｅは、出湯路５１のうちの給湯端末９０寄りの位置Ｐｃに一端が接続され、かつ他端が貯湯タンク１に接続されており、湯水循環用のポンプＰ１が設けられている。即湯用の湯水循環路Ｃｅは、図４（ｂ）の太線で示す湯水循環路である。つまり、この湯水循環路Ｃｅは、給湯端末９０が閉状態にある際に、ポンプＰ１が駆動されることにより、貯湯タンク１から出湯路５１に出湯した湯水を、戻し路５４ｅを介して貯湯タンク１に戻すように一定の経路で循環させる動作（即湯運転）が可能な流路である。即湯運転が行なわれていれば、給湯端末９０が開状態とされた際に、湯水循環路Ｃｅの湯水（温水）を給湯端末９０から即座に流出させることが可能である。しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、未だ改善すべき余地があった。すなわち、即湯用の湯水循環路Ｃｅにおいては、戻し路５４ｅを通過した湯水は貯湯タンク１に戻されるように構成されている。その一方、湯水循環路Ｃｅを湯水が流れる場合には、配管や外気などへの放熱がなされるため、戻し路５４ｅを通過して貯湯タンク１に戻される湯水の温度は、貯湯タンク１からの出湯温度よりも低温であるばかりか、外気温などの影響を受けて変動し、一定ではない。したがって、そのような湯水が、貯湯タンク１内に戻されたのでは、貯湯タンク１内の湯水の温度分布（温度成層）が本来意図する分布状況とは異なったものとなる。このことは、たとえば貯湯タンク１から所定温度以上での高温出湯が困難になる要因となって、給湯に際しての熱量不足を招く虞がある。また、熱源として、ヒートポンプ２を用いた場合には、このヒートポンプ２に供給される湯水温度が低いほど湯水加熱効率が良くなるが、前記従来技術においては、貯湯タンク１からヒートポンプ２に供給されて加熱される湯水の温度が、本来意図する温度よりも高温となり、湯水加熱効率が低くなるなどの虞もある。したがって、このようなことが適切に解消されることが要請される。特開平６－２６５２１２号公報特開２０１４－１４２１１２号公報（ａ）は、本発明に係る貯湯式給湯システムの一例を示す概略説明図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す貯湯式給湯システムの動作例を示す概略説明図である。図１に示す貯湯式給湯システムの他の動作例を示す要部概略説明図である。図１に示す貯湯式給湯システムにおいて実行される動作制御手順の一例を示すフローチャートである。（ａ）は、従来技術の例を示す概略説明図であり、（ｂ）は、（ａ）の動作例を示す概略説明図である。以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。なお、図１については、理解の容易のため、図４の従来技術と同一または類似の要素には、同一符号を適宜付している。図１に示す貯湯式給湯システムＳＹは、貯湯タンク１、この貯湯タンク１内の湯水を加熱するためのヒートポンプ２、即湯用の第１の湯水循環路Ｃ１、即湯加熱用の第２の湯水循環路Ｃ２、熱交換器３、制御部４、および後述する各種の弁類、センサ類、およびポンプ類を備えている。貯湯式給湯システムＳＹのうち、ヒートポンプ２を除く主要部分は、外装ケース１９内に収容されて保護されている。ヒートポンプ２は、本発明でいう「熱源」の一例に相当し、貯湯タンク１から送られてくる湯水を加熱可能である。より具体的には、ヒートポンプ２は、たとえばＣＯ2などの冷媒を用いた従来既知の蒸気圧縮式（気体液化式）のヒートポンプである。貯湯タンク１の下部および上部は、ポンプＰ３を備えた配管部２０，２１を介してヒートポンプ２と接続されている。ポンプＰ３が駆動されると、貯湯タンク１内の下部から配管部２０を経由してヒートポンプ２に湯水が送り込まれて加熱され、かつこの加熱された湯水は配管部２１を経由して貯湯タンク１内の上部に流入する。したがって、貯湯タンク１内の湯水温度分布は、基本的には、上部側が高温側、下部側が低温側となる。貯湯タンク１の側壁部には、貯湯タンク１内の湯水温度を検知するための複数の貯湯温度検知センサＳａが上下高さ方向に間隔を隔てた配置で設けられている。これら複数の貯湯温度検知センサＳａを利用することにより、制御部４においては貯湯タンク１内の湯水温度分布が把握され、蓄熱量などの判断がなされる。貯湯タンク１の下部および上部には、内部入水路５０および第１の出湯路５１も接続されている。内部入水路５０は、水道管などの給水管（不図示）から入水口５０ａに供給された水を貯湯タンク１内の下部に流入させるための湯水流路であり、減圧弁Ｖｈや開閉弁Ｖｅが設けられている。第１の出湯路５１は、貯湯タンク１の上部から流出させた湯水を所望の給湯端末９０まで導くための湯水流路であり、貯湯タンク１から出湯口５１ｃに至る内部出湯路５１ａ、および出湯口５１ｃから給湯端末９０に至る外部出湯路５１ｂを有している。第１の出湯路５１の途中の位置Ｐａには、内部入水路５０から分岐した補助流路５２が接続されており、貯湯タンク１から第１の出湯路５１に流出した湯水に、入水口５０ａからの非加熱の湯水を混合可能とされている。この混合比は、２つの流量調整弁Ｖｄ，Ｖｆを用いて制御可能であり、このことにより給湯端末９０への給湯温度を所望の目標給湯温度またはこれに近い温度に設定することが可能である。なお、給湯端末９０への高温出湯防止手段として、内部入水路５０から分岐して第１の出湯路５１の出湯口５１ｃに近い位置Ｐｂに一端が接続され、かつ開閉弁Ｖｇが設けられた追加の補助流路５３も備えている。即湯用および即湯加熱用の第１および第２の湯水循環路Ｃ１，Ｃ２は、図１（ｂ）において太線（貯湯タンク１内については太矢印）で示す湯水流路であり、熱交換器３への湯水供給が可能である。より具体的には、熱交換器３は、液－液・熱交換器であり、その２次側域３ｂ（被加熱側）および１次側域３ａ（加熱側）には、第１および第２の湯水循環路Ｃ１，Ｃ２の湯水が通過し、第２の湯水循環路Ｃ２の湯水を利用して第１の湯水循環路Ｃ１の湯水を加熱可能とされている。即湯用の第１の湯水循環路Ｃ１は、第１の出湯路５１、第１の戻し路５４、湯水循環用の第１のポンプＰ１を備えている。第１の戻し路５４は、第１の出湯路５１のうち、給湯端末９０寄りの位置Ｐｃに一端が接続され、かつ他端が第１の出湯路５１の上流寄りの位置Ｐｄに接続された湯水流路であり、湯水戻し口５４ｃを介して繋がった外部流路５４ｂおよび内部流路５４ａを有している。この第１の戻し路５４には、湯水循環用の第１のポンプＰ１が設けられている。熱交換器３の２次側域３ｂは、第１の戻し路５４の一部を構成している。この第１の湯水循環路Ｃ１においては、給湯端末９０が閉じられた状態で第１のポンプＰ１を駆動させると、貯湯タンク１から第１の出湯路５１に流出している湯水を、第１の戻し路５４に流れさせて熱交換器３の２次側域３ｂに通過させてから、第１の出湯路５１の上流側に戻すように循環させる動作（即湯運転）が可能である。このような即湯運転時において、給湯端末９０が開状態とされると、第１の湯水循環路Ｃ１の湯水（後述するように所定の温度範囲に制御された湯水）が給湯端末９０から即座に出湯する。第１の湯水循環路Ｃ１（第１の戻し路５４）には、熱交換器３に並列接続され、かつ熱交換器３への湯水供給が回避可能なバイパス流路５５、ならびに熱交換器３の２次側域３ｂの湯水流量Ｑａおよびバイパス流路５５の湯水流量Ｑｂの比率を所望の比率に変更可能な２つの流量調整弁Ｖａ，Ｖｂがさらに設けられている。流量調整弁Ｖａ，Ｖｂは、本発明でいう「流量比率変更手段」の具体例に相当する。第１の湯水循環路Ｃ１は、流量調整弁Ｖａが全開、かつ流量調整弁Ｖｂが全閉の状態（湯水流量Ｑａ，Ｑｂの比率が、１：０）とされた場合には、図１（ｂ）の太線で示す経路で湯水流通がなされる。これとは異なり、流量調整弁Ｖａが全閉、かつ流量調整弁Ｖｂが全開の状態（湯水流量Ｑａ，Ｑｂの比率が０：１）とされた場合には、第１の湯水循環路Ｃ１は、図２の太線で示す経路で湯水流通がなされる。即湯加熱用の第２の湯水循環路Ｃ２は、第２の出湯路６２、第２の戻し路６３、湯水循環用の第２のポンプＰ２、および流量調整弁Ｖｃを備えている。熱交換器３の１次側域３ａは、第２の湯水循環路Ｃ２の一部を構成している。第２の出湯路６２は、貯湯タンク１内の上部から出湯した湯水を熱交換器３の１次側域３ａに供給させるための湯水流路である。第２の戻し路６３は、熱交換器３の１次側域３ａを通過した湯水を貯湯タンク１に戻すための湯水流路である。この第２の戻し路６３の一端部（終端）と貯湯タンク１との接続部Ｎａは、第１および第２の出湯路５１，６２のそれぞれと貯湯タンク１との接続部Ｎｂよりも高さがやや低い部分であって、複数の貯湯温度検知センサＳａのうちの上側寄りの貯湯温度検知センサＳａ’によって温度検出がなされる領域に湯水を戻すように設けられている。この第２の湯水循環路Ｃ２においては、第２のポンプＰ２が駆動されると、貯湯タンク１の湯水が第２の出湯路６２を介して熱交換器３の１次側域３ａに供給されてから第２の戻し路６３を介して貯湯タンク１に戻る態様の湯水循環が可能である。その際の湯水流量Ｑｃ（熱交換器３の１次側域３ａの湯水流量に相当）は、流量調整弁Ｖｃを利用して変更可能である。流量調整弁Ｖｃは、本発明でいう「湯水流量変更手段」の具体例に相当する。制御部４は、たとえばマイクロコンピュータを用いて構成されており、本発明でいう「制御手段」の一例に相当し、この貯湯式給湯システムＳＹの各部の動作制御やデータ処理を実行する。ただし、その詳細については、後述する。なお、制御部４には、浴室や台所などに設置されるリモコン４Ａが通信接続される。リモコン４Ａは、操作スイッチなどを備えた操作部４０や、データ表示可能な表示部４１などを備えており、ユーザが操作部４０を利用して目標給湯温度などを設定可能である。図１において、符号Ｓｂ～Ｓｅは、湯水温度検知用の温度センサを示し、符号Ｓｇ，Ｓｈは、湯水流量検知用の流量センサを示している。温度センサＳｂ，Ｓａ’は、本発明でいう「温度検知手段」の具体例に相当する。次に、前記した貯湯式給湯システムＳＹの制御部４による動作制御手順の一例について、図３のフローチャートを参照しつつ説明し、併せてその作用について説明する。なお、貯湯式給湯システムＳＹにおいては、即湯運転とは別に、通常の給湯動作（即湯運転が実行されることなく、給湯端末９０が開状態になると目標給湯温度の給湯を行なう動作）が可能である。ただし、以下は、即湯運転が実行される場合について説明する。まず、リモコン４Ａが利用されて即湯運転を開始する旨の所定の操作がなされると、給湯端末９０が閉状態であり、流量センサＳｇによる検知流量ゼロであることを前提として、第１のポンプＰ１の駆動が開始され、即湯運転が開始される（Ｓ１：ＹＥＳ，Ｓ２：ＹＥＳ，Ｓ３