JP4382309B2 - 貯湯式の給湯装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、上部に給湯路が接続されかつ下部に給水路が接続されている貯湯タンクと、その貯湯タンクの底部から取り出した湯水を加熱手段にて加熱したのち、その湯水を前記貯湯タンクの上部に供給する形態で湯水を循環させる湯水循環手段と、前記加熱手段の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、前記運転制御手段が、前記湯水循環手段にて循環される湯水を前記加熱手段にて貯湯設定温度の湯に加熱して、温度成層を形成する状態で前記貯湯タンク内に貯湯するように構成されている貯湯式の給湯装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
上記のような貯湯式の給湯装置は、例えば、特開2000−121160号公報に示されているように、加熱手段を加熱作動させて、温度成層を形成する状態で貯湯タンク内に貯湯するものであり、その貯湯タンク内に貯湯されている湯を給湯路に供給して給湯するものであり、通常、貯湯タンクから給湯路に供給された湯水に水を混合させて、給湯目標温度の湯水を給湯するようにしている。
そして、この種の貯湯式の給湯装置では、貯湯タンクから給湯路に供給される湯水が加熱開始用温度未満になると、加熱手段を加熱作動させて、加熱手段にて加熱された湯水に水を混合して給湯することによって、給湯の途中で所望の温度よりも低い温度の湯水が給湯されるなどの湯切れを防止しながら、給湯目標温度の湯水を給湯するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の貯湯式の給湯装置では、貯湯タンクから給湯路に供給される湯水が加熱開始用温度未満になると、加熱手段を加熱作動させて、加熱手段にて加熱された湯水に水を混合して、給湯目標温度の湯水を給湯するようにしているので、貯湯タンク内に貯湯されている加熱開始用温度以上の湯水は給湯に使用されることになるが、加熱開始用温度よりも低い温度の湯水は給湯に使用されることなく、貯湯タンク内に残ることになる。
したがって、加熱開始用温度よりも低い温度の湯水は、活用されることなく、貯湯タンク内に存在することとなり、その分だけ貯湯タンクの容量を大きくする必要があり、また、その加熱開始用温度よりも低い温度の湯水が放熱されるだけとなるので、コストアップを招くとともに、装置の効率を低下させる虞がある。
【0004】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、貯湯タンク内に貯湯されている湯水を有効に活用しながら、給湯目標温度の湯水を給湯して、コストの低減および装置の効率の向上を図ることが可能となる貯湯式の給湯装置を提供する点にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項1に記載の発明によれば、上部に給湯路が接続されかつ下部に給水路が接続されている貯湯タンクと、その貯湯タンクの底部から取り出した湯水を加熱手段にて加熱したのち、その湯水を前記貯湯タンクの上部に供給する形態で湯水を循環させる湯水循環手段と、前記加熱手段の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、前記湯水循環手段にて循環される湯水を前記加熱手段にて貯湯設定温度の湯に加熱して、温度成層を形成する状態で前記貯湯タンク内に貯湯するように構成されている貯湯式の給湯装置において、
前記給湯路を通して供給される前記貯湯タンクからの湯水に水を混合して、給湯目標温度の湯水を給湯する給湯手段が設けられ、
前記運転制御手段が、前記貯湯タンクから前記給湯路に供給される湯水が前記給湯目標温度を基準として定められる加熱開始用温度以上のときには、前記給湯路を通して供給される前記貯湯タンクからの湯水に水を混合して給湯するように前記給湯手段を制御する通常給湯処理を実行し、かつ、
前記貯湯タンクから前記給湯路に供給される湯水が前記加熱開始用温度とそれよりも低い混合用下限温度との間の混合用温度範囲内であるときには、前記加熱手段にて加熱された湯水に前記貯湯タンクの上部から取り出した湯水を混合させて前記給湯路に供給して給湯する混合給湯処理を実行するように構成され、
前記運転制御手段が、前記貯湯タンクから前記給湯路に供給される湯水が前記混合用下限温度以下のときには、前記加熱手段にて加熱された湯水に前記貯湯タンクから取り出す湯水を混合させずに給湯する加熱給湯処理を実行するように構成されている。
【0006】
すなわち、運転制御手段が、貯湯タンクから給湯路に供給される湯水が給湯目標温度を基準として定められる加熱開始用温度以上のときには、通常給湯処理を実行して、貯湯タンクの上部から取り出した湯水に水を混合させて、給湯目標温度の湯水を給湯することが可能となるので、水を混合させて給湯目標温度が得られる湯水が貯湯タンク内に貯湯されているときには、その湯水を使用して給湯目標温度の湯水を給湯することが可能となって、貯湯タンク内に貯湯されている加熱開始用温度以上の湯水を有効に活用することが可能となる。
しかも、運転制御手段が、貯湯タンクから給湯路に供給される湯水が混合用温度範囲内であるときには、混合給湯処理を実行して、加熱手段にて加熱された湯水に貯湯タンクの上部から取り出した湯水を混合させて、給湯目標温度の湯水を給湯することが可能となるので、貯湯タンク内に貯湯されている加熱開始用温度未満で混合用温度範囲内の湯水を、給湯に使用して給湯目標温度の湯水を給湯することが可能となる。
【0007】
以上のことをまとめると、貯湯タンク内に貯湯されている加熱開始用温度以上の湯水だけでなく、加熱開始用温度未満で混合用温度範囲内の湯水をも活用しながら、給湯目標温度の湯水を給湯することが可能となって、貯湯タンク内に貯湯されている湯水を有効に活用しながら、給湯目標温度の湯水を給湯して、コストの低減および装置の効率の向上を図ることが可能となる貯湯式の給湯装置を提供できるに到った。
また、貯湯タンクから給湯路に供給される湯水が混合用下限温度以下まで低下しているときに、加熱手段にて加熱された湯水に貯湯タンクの上部から取り出した湯水を混合させると、給湯目標温度の湯水を給湯するために、加熱手段にて湯水をかなり高温まで加熱する必要があるなどして、かえって装置の効率を低下させる虞がある。
しかしながら、運転制御手段が、貯湯タンクから給湯路に供給される湯水が混合用下限温度以下のときには、加熱給湯処理を実行して、加熱手段にて加熱された湯水に貯湯タンクから取り出す湯水を混合させずに給湯路に供給して、その給湯路に供給された湯水に水を混合するなどして、給湯目標温度の湯水を給湯することが可能となるので、貯湯タンクから給湯路に供給される湯水が混合用下限温度以下のときには、貯湯タンク内に貯湯されている湯水を活用することなく、給湯設定温度の湯水を給湯することが可能となって、かえって装置の効率を低下させてしまう事態を回避して、装置の効率の向上を図ることが可能となる。
【0008】
請求項2に記載の発明によれば、前記運転制御手段が、前記混合給湯処理において、要求されている給湯能力よりも大きくなるときには、前記加熱手段にて加熱された湯水に前記貯湯タンクの上部から取り出した湯水を混合させて前記給湯路に供給された湯水に水を混合させて給湯すべく、前記給湯手段を制御するように構成されている。
【0009】
すなわち、運転制御手段が、混合給湯処理を実行すると、加熱手段にて加熱された湯水に貯湯タンクの上部から取り出した湯水を混合させて給湯することになるが、例えば、加熱手段に供給される湯水の温度が高かったり、貯湯タンクから取り出す湯水の温度が高い場合などには、加熱手段を加熱作動させると、実際に給湯される湯水が給湯目標温度よりも高くなるなどして要求されている給湯能力よりも大きくなる場合がある。
しかしながら、運転制御手段が、混合給湯処理において、要求されている給湯能力よりも大きくなるときには、加熱手段にて加熱された湯水に貯湯タンクの上部から取り出した湯水を混合させて給湯路に供給し、その給湯路に供給された湯水に水を混合させて、要求されている給湯能力の湯水を給湯するように給湯手段を制御することが可能となるので、混合給湯処理において、加熱手段を加熱作動させると、要求されている給湯能力よりも大きくなる場合でも、要求されている給湯能力の湯水を給湯することが可能となる。
【0010】
請求項3に記載の発明によれば、前記混合給湯処理実行中において、混合阻止条件が満たされると、前記加熱給湯処理を実行するように構成されている。
【0012】
すなわち、運転制御手段が、混合給湯処理実行中であっても、混合阻止条件が満たされると、加熱手段にて加熱された湯水に貯湯タンクから取り出す湯水を混合させずに給湯路に供給して、その給湯路に供給された湯水に水を混合するなどして、給湯目標温度の湯水を給湯することが可能となるので、混合給湯処理実行中であっても、貯湯タンク内に貯湯されている湯水を活用して給湯するよりも、貯湯タンク内に貯湯されている湯水を活用することなく給湯する方が有効であるときには、貯湯タンク内に貯湯されている湯水を活用することなく給湯することが可能となって、有効な制御を行うことが可能となる。
【0013】
ちなみに、給湯路に供給された湯水に給湯手段にて水を混合して、給湯目標温度の湯水を給湯するときには、混合後の流路が短く、圧力損失が小さいので、流量を確保し易いという利点があり、貯湯タンクから給湯路に供給される湯水の温度と給湯手段にて混合する水の温度との間に設定温度以上の温度差がない場合には、上述の利点から考えて、貯湯タンク内に貯湯されている湯水を活用して給湯するよりも、貯湯タンク内に貯湯されている湯水を活用することなく給湯する方が有効なものとなる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる貯湯式の給湯装置をエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムに適応した例を図面に基づいて説明する。
このエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムは、図1および2に示すように、貯湯タンク1内に温度成層を形成しながら貯湯したり、貯湯タンク1内に貯湯された湯水を給湯する貯湯ユニットAと、空調対象空間の空調運転と貯湯タンク1に貯湯するための加熱運転を実行可能なエンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bとから構成されている。
【0015】
前記貯湯ユニットAは、この貯湯ユニットAの運転を制御する貯湯ユニット制御部C、貯湯タンク1、貯湯タンク1内の湯水を循環するための循環路3、循環路3を通流する湯水を加熱する加熱手段としての加熱部4などから構成され、循環ポンプP1を作動させて貯湯タンク1内の湯水を循環路3にて循環しながら、加熱部4にて加熱するようにしている。
【0016】
前記貯湯タンク1内には、その貯湯量が最低確保量よりも多量の最低検出貯湯量以上であるかを、その湯温を検出することにより検出する最低検出貯湯量検出手段としての最上部サーミスタS1、その貯湯量が満以上であるかを、その湯温を検出することにより検出する底部サーミスタS2が設けられている。
前記貯湯タンク1には、その底部から貯湯タンク1に水道水圧を用いて給水する給水路5が接続され、その上部から風呂場や台所などに給湯するための給湯路6が接続され、風呂場や台所などで使用された量だけの水を給水路5から貯湯タンク1に給水するように構成されている。
【0017】
前記給湯路6には、給水路5から分岐された混合用給水路7が接続され、その接続箇所に給湯路6からの湯水と混合用給水路7からの水との混合比を調整自在なミキシングバルブ8が設けられている。
前記給水路5と混合用給水路7との分岐箇所には、給水温度を検出する給水サーミスタ9が設けられている。
【0018】
また、給湯路6におけるミキシングバルブ8よりも上流側には、貯湯タンク1の上部から給湯路6に給湯された湯水の温度を検出する貯湯出口サーミスタ10が設けられ、給湯路6におけるミキシングバルブ8よりも下流側には、給湯路6の湯水の流量を検出する給湯流量センサ11、ミキシングバルブ8にて混合された湯水の温度を検出するミキシングサーミスタ12が設けられている。
【0019】
前記ミキシングサーミスタ12よりも下流側の給湯路6が、台所や洗面所などの図外の給湯栓に給湯する一般給湯路と、図外の浴槽に湯水を供給するための湯張り路とに分岐されている。
そして、一般給湯路に給湯するときには、給湯設定温度、貯湯出口サーミスタ10および給水サーミスタ9の検出情報などに基づいて、給湯する湯水の温度が給湯設定温度になるようにミキシングバルブ8の開度を調整して、給湯設定温度の湯水を給湯するように構成されている。
また、浴槽に湯張りするときにも、ミキシングバルブ8の開度を調整するなどして、湯張り設定温度の湯水を浴槽に供給し、湯張り設定量の湯水を供給すると湯張りを終了するように構成されている。
給湯手段Gが、貯湯出口サーミスタ10、給水サーミスタ9、ミキシングバルブ8、および、ミキシングサーミスタ12などにより構成されている。
【0020】
前記循環路3と貯湯タンク1とが、循環路3を通流する湯水を貯湯タンク1内に戻す、または、貯湯タンク1内の湯水を循環路3に取り出すために、貯湯タンク1の上部と底部の合計3箇所で連通接続されている。
具体的に説明すると、貯湯タンク1の上部には、循環路3の湯水を貯湯タンク1内に供給するための貯湯路13が、給湯路6の一部を共用する状態で連通接続され、その貯湯路13には、貯湯開閉弁47が設けられている。
また、貯湯タンク1の底部には、循環路3の両端部が各別に接続され、貯湯タンク1内の湯水は、循環路3の一端部から取り出されて、他端部に向けて流動するように構成されている。
【0021】
そして、循環路3には、湯水の循環方向に順に、循環路3の湯水の循環量を検出する循環流量センサ15、循環ポンプP1、循環路3の湯水の循環量を調整する循環流量調整バルブ16、加熱部4、加熱部4にて加熱された湯水の温度を検出する加熱温サーミスタ17、湯水の通流を断続する開閉弁18が設けられている。
湯水循環手段Eが、循環路3、循環ポンプP1、循環流量センサ15、循環流量調整バルブ16、加熱温サーミスタ17、貯湯開閉弁47、および、開閉弁18などから構成されている。
【0022】
前記加熱部4は、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bによる冷媒を供給して湯水を加熱するヒートポンプ式加熱部19と、バーナ20の燃焼により湯水を加熱する補助加熱部21とから構成されている。
そして、循環路3の湯水の循環方向において上流側から、ヒートポンプ式加熱部19、補助加熱部21の順に設けられている。
【0023】
前記補助加熱部21は、ガス燃焼式のバーナ20およびこのバーナ20に燃焼用空気を供給するファン22などが設けられ、バーナ20の燃焼により循環路3を通流する湯水を加熱するように構成されている。
前記バーナ20に燃料ガスを供給する燃料供給路23には、上流側から順にガスセフティ弁24、ガス比例弁25、ガスメイン弁26が設けられ、また、補助加熱部21に通流する湯水の流量を検出する補助加熱用水量センサ27が設けられている。
【0024】
そして、補助加熱部21は、補助加熱用水量センサ27にて設定量以上の水量が検出されると、バーナ20の燃焼を開始し、補助加熱用入り温度サーミスタ28および補助加熱用水量センサ27の検出情報に基づいて、ファン22の回転速度およびガス比例弁25の開度を調整して、加熱温度サーミスタ17の検出温度が目標温度になるように補助加熱部21の加熱量を調整するように構成されている。
【0025】
前記エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bは、複数の室内機31、室外機32、室内機31および室外機32の運転を制御するヒートポンプ運転制御部Dとから構成され、複数の空調対象空間(例えば、各部屋)を暖房または冷房などの空調を行うように構成されている。
また、室内機31と室外機32と貯湯ユニットAにおけるヒートポンプ式加熱部19とは、冷媒配管29で接続され、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bにおける冷媒をヒートポンプ式加熱部19に供給できるように構成されている。
【0026】
前記複数の室内機31の夫々には、電子膨張弁33、室内熱交換器34、その室内熱交換器34で温調した空気を空調対象空間へ送出する室内空調用送風機35が備えられ、室内熱交換器34にて凝縮された冷媒の温度を検出する冷媒サーミスタ48の検出情報に基づいて、電子膨張弁33の開度を調整するようにしている。
【0027】
前記室外機32には、ガスエンジン36、圧縮機37、アキュムレータ38、四方弁39、室外熱交換器40、その室外熱交換器40に対し外気を通風する室外空調用送風機41が備えられ、ガスエンジン36の排熱を外部に放熱するためのラジエーター42、および、ラジエーター用送風機43も備えられている。
また、ガスエンジン36の冷却用の冷却水をラジエーター42との間で循環させる冷却水路44が設けられ、この冷却水路44にラジエーター用ポンプP3が設けられている。
【0028】
ヒートポンプ運転手段Kが、電子膨張弁33、室内空調用送風機35、ガスエンジン36、圧縮機37、四方弁39、室外空調用送風機41などにより構成されている。
また、冷却水循環手段Lが、ラジエーター用ポンプP3、ラジエーター用送風機43、および、エジエーター42などにより構成されている。
【0029】
前記エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bは、空調リモコンR1の指令に基づいてヒートポンプ運転制御部Dにて運転が制御され、ガスエンジン36により圧縮機37を作動させて、四方弁39の切換え操作により冷房運転と暖房運転とを選択切換え自在に構成され、室内機31の電子膨張弁33の開閉制御により、空調要求のある部屋の空調を行うように構成されている。
また、ヒートポンプ式加熱部19にて循環路3の湯水を加熱するときには、暖房運転させるとともに、電子膨張弁33を制御して、ヒートポンプ式加熱部19に冷媒を供給するように構成されている。
【0030】
前記貯湯ユニット制御部Cとヒートポンプ運転制御部Dとは、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bが空調運転中であることや、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bへの駆動要求などの制御信号を送受信可能に構成されている。
そして、運転制御手段としての貯湯ユニット制御部Cとヒートポンプ運転制御部Dは、空調対象空間としての各部屋に設置されている空調リモコンR1や貯湯リモコンR2の指令に基づいて、空調対象空間への冷房運転や暖房運転などの空調運転、貯湯タンク1内に湯水を貯湯する貯湯運転、図外の給湯栓などに所望の湯水を供給する給湯運転などの夫々の運転を実行するように構成されている。
【0031】
以下、各運転について説明を加える。
前記冷房運転は、図2の実線矢印に示すように、圧縮機37、四方弁39、室外熱交換器41、室内熱交換器34、四方弁39、アキュムレータ38の順に冷媒を循環させて、冷房対象となる部屋を冷房するように構成されている。
前記暖房運転は、図2の点線矢印に示すように、圧縮機37、四方弁39、室内熱交換器34、室外熱交換器41、四方弁39、アキュムレータ38の順に冷媒を循環させて、暖房対象となる部屋を暖房するように構成されている。
また、ヒートポンプ運転制御部Dは、冷房運転および暖房運転において、ラジエーター用ポンプP3を作動させ、ラジエーター用送風機43を作動させラジエーター42にて放熱させるようにしている。
【0032】
前記貯湯運転は、貯湯リモコンR2から貯湯要求があると、貯湯開閉弁47を開弁させ、循環ポンプP1を作動させて、取出し路14を通して貯湯タンク1の底部から水を取出し、加熱部4にて加熱したのち、貯湯路13を通して貯湯タンク1の上部に供給してするように構成されている。
前記貯湯運転における加熱部4の動作について説明を加えると、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bが空調運転中でなければ、電子膨張弁33を開状態に制御してエンジンヒートポンプ式冷暖房装置Bを暖房運転させて、ヒートポンプ式加熱部19に冷媒を供給させて、ヒートポンプ式加熱部19にて循環路3の湯水を加熱させ、加熱温サーミスタ17による検出温度が目標貯湯温度(例えば、60℃)になるようにヒートポンプ式加熱部19の加熱量を調整するように構成されている。
そして、ヒートポンプ式加熱部19による加熱だけでは、加熱温サーミスタ17による検出温度が貯湯設定温度(例えば、60℃)になるように、循環路3の湯水を加熱できない場合や、ヒートポンプ式加熱部19での加熱が行えない場合などには、加熱温サーミスタ17による検出温度が貯湯設定温度(例えば、60℃)になるように、ファン22の回転速度やガス比例弁25の開度を調整して補助加熱部4による加熱量を調整するように構成されている。
【0033】
このようにして、加熱部4にて循環路3の湯水を貯湯設定温度に加熱して、その湯水を貯湯タンク1の上部から供給することによって、温度成層を形成する状態で、貯湯タンク1内に貯湯するように構成されている。
【0034】
前記給湯運転は、図外の給湯栓などが開操作されたり、図外の浴槽に湯張りするための湯張り指令が指令されると、貯湯タンク1から給湯路6に供給される湯水が給湯目標温度としての給湯設定温度を基準として定められる加熱開始用温度以上のときには、給湯路6を通して供給される貯湯タンク1からの湯水に水を混合して給湯するように給湯手段Gを制御する通常給湯処理を実行するように構成されている。
そして、貯湯タンク1から給湯路6に供給される湯水が加熱開始用温度とそれよりも低い混合用下限温度との間の混合用温度範囲内であるときには、加熱部4を加熱作動させて、加熱部4にて加熱された湯水に貯湯タンク1の上部から取り出した湯水を混合させて給湯路6に供給して給湯する混合給湯処理を実行するように構成されている。
また、貯湯タンク1から給湯路6に供給される湯水が混合用下限温度以下のときには、加熱部4を加熱作動させて、加熱部4にて加熱された湯水に貯湯タンク1から取り出した湯水を混合させずに給湯する加熱給湯処理を実行するように構成されている。
【0035】
ちなみに、加熱開始用温度は、給湯設定温度を基準として給湯設定温度よりも少し高い温度に設定され、混合用下限温度は、給湯設定温度を基準として給湯設定温度よりも低くかつ加熱開始用温度よりも低い温度に設定され、例えば、給湯設定温度が40℃のときには、加熱開始用温度を42℃、混合用下限温度を35℃に設定するようにしている。
【0036】
説明を加えると、貯湯タンク1内には温度成層を形成する状態で湯水が貯湯されているので、貯湯タンク1内に貯湯されている湯水を使って給湯が継続されていると、最上部サーミスタS1にて検出される検出温度が低下することになる。そして、最上部サーミスタS1の検出温度が加熱開始用温度以上のときには、通常給湯処理を実行し、給湯が継続されて、最上部サーミスタS1の検出温度が低下して混合用温度範囲内のときには、混合給湯処理を実行し、さらに給湯が継続されて、最上部サーミスタS1の検出温度が低下して混合用下限温度以下のときには、加熱給湯処理を実行するように構成されている。
【0037】
また、通常給湯処理の実行中、混合給湯処理の実行中、および、加熱給湯処理の実行中に、図外の給湯栓が閉操作されたり、図外の浴槽への湯張りが終了して、給湯が停止されると、加熱部4が加熱作動され、循環ポンプP1も作動していれば、その加熱部4の加熱作動を停止させ、循環ポンプP1の作動を停止させるなどの停止処理を実行して、給湯を停止するように構成されている。
【0038】
ちなみに、混合給湯処理および加熱給湯処理における加熱部4は、基本的には、補助加熱部21を加熱作動させるようにしているが、ヒートポンプ式加熱部19における加熱が可能であれば、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水をヒートポンプ式加熱部19にて加熱したのち、補助加熱部21にて加熱するように構成されている。
【0039】
前記通常給湯処理は、貯湯リモコンR2などにて設定された給湯設定温度、貯湯出口サーミスタ10および給水サーミスタ9の検出情報に基づいて、給湯する湯水の温度が給湯設定温度になるようにミキシングバルブ8の開度を調整するとともに、ミキシングサーミスタ12の検出情報に基づいて、その検出温度と給湯設定温度との偏差に基づいてミキシングバルブ8の開度を微調整することにより、給湯設定温度の湯水を給湯するように構成されている。
【0040】
前記混合給湯処理は、貯湯開閉弁47を開弁させた状態で循環ポンプP1を作動させて、加熱部4を加熱作動させるとともに、貯湯路13を通流する湯量が要求されている給湯要求量よりも少ない量になるように循環流量調整バルブ16にて調整して、給湯路6における貯湯路13との接続箇所において、加熱部4にて加熱された湯水に貯湯タンク1の上部から取り出した湯水を混合させて給湯路6に供給して給湯するように構成されている。
そして、最上部サーミスタS1の検出温度、循環流量センサ15の検出流量、および、要求されている給湯能力(給湯要求量および給湯設定温度)に基づいて、要求されている給湯能力の湯水を給湯するための加熱目標温度を求めて、加熱温サーミスタ17の検出温度が加熱目標温度になるように補助加熱部21の加熱量を調整し、加熱部4にて加熱された湯水に貯湯タンク1の上部から取り出した湯水を混合させて、給湯設定温度の湯水を給湯するように構成されている。
【0041】
説明を加えると、加熱部4で得られる熱量をQ1、貯湯タンク1の上部から取り出す湯水の熱量をQ2、要求されている給湯能力の熱量をQ3とし、最上部サーミスタS1の検出温度をT1、循環流量センサ15の検出流量をR1、給湯要求量をR2、給湯設定温度をT2、加熱目標温度をT3とすると、下記[数1]が成り立つので、最上部サーミスタS1の検出温度T1、循環流量センサ15の検出流量R1、給湯要求量R2、および、給湯設定温度T2から加熱目標温度T3が求められる。
【0042】
【数1】
Q1+Q2=Q3
ただし、Q1=R1×T3
Q2=(R2−R1)×T1
Q3=R2×T2
【0043】
また、この混合給湯処理において、加熱部4を最小加熱能力にて加熱作動させても、要求されている給湯能力よりも大きくなるときには、補助加熱部21を最小加熱量にて加熱作動させるとともに、貯湯出口サーミスタ10および給水サーミスタ9の検出情報に基づいて、給湯する湯水の温度が給湯設定温度になるようにミキシングバルブ8の開度を調整するとともに、ミキシングサーミスタ12の検出情報に基づいて、その検出温度と給湯設定温度との偏差に基づいてミキシングバルブ8の開度を微調整することにより、加熱部4にて加熱された湯水に貯湯タンク1の上部から取り出した湯水を混合させて給湯路6に供給し、その給湯路6に給湯された湯水に水を混合させて、給湯設定温度の湯水を給湯するように構成されている。
【0044】
説明を加えると、補助加熱部4には最小加熱能力が設定されており、例えば、補助加熱部4に供給される湯水の温度が高かったり、貯湯タンク1の上部から取り出した湯の温度が高かったりすると、加熱部4を最小加熱能力で加熱作動させたときに得られる熱量Q1と貯湯タンク1の上部から取り出す湯水の熱量Q2を加えた供給熱量が、要求されている給湯能力の熱量Q3よりも大きくなる場合がある。
すなわち、上記[数1]において、Q1+Q2>Q3となり、加熱部4を最小加熱能力にて加熱作動させても、実際に給湯される湯水は要求されている給湯能力よりも大きくなる場合がある。
したがって、このような場合には、加熱部4にて加熱された湯水に貯湯タンク1の上部から取り出した湯水を混合させて給湯路6に供給し、その給湯路6に供給された湯水に水を混合させることによって、要求されている給湯能力の湯水を給湯するようにしている。
【0045】
前記加熱給湯処理は、貯湯開閉弁47を開弁させた状態で循環ポンプP1を作動させて、加熱部4を加熱作動させるとともに、ミキシングバルブ8にて水を混合した状態で要求されている給湯要求量になるように循環流量調整バルブ16にて貯湯路13を通流する湯量を調整して、加熱部4にて加熱された湯水を貯湯タンク1から取り出す湯と混合させずに給湯路6に供給する。
そして、貯湯出口サーミスタ10および給水サーミスタ9の検出情報に基づいて、給湯する湯水の温度が給湯設定温度になるようにミキシングバルブ8の開度を調整するとともに、ミキシングサーミスタ12の検出情報に基づいて、その検出温度と給湯設定温度との偏差に基づいてミキシングバルブ8の開度を微調整して、加熱部4にて加熱された湯水に水を混合させて、給湯設定温度の湯水を給湯するようにしている。
ちなみに、この加熱給湯処理における補助加熱部21の加熱量は、加熱温サーミスタ17の検出温度が貯湯設定温度になるように調整されている。
【0046】
また、上述の混合給湯処理において、混合阻止条件が満たされると、加熱部4にて加熱された湯水に貯湯タンク1から取り出す湯水を混合させずに給湯するように構成されている。
説明を加えると、最上部サーミスタS1の検出温度が給水サーミスタ9の検出温度よりも設定温度だけ高い混合阻止設定温度以下であったり、給湯要求量が混合阻止設定量以上であると、混合阻止条件が満たされたと判別して、上述の加熱給湯処理を実行するように構成されている。
【0047】
前記給湯運転における制御動作について、図4のフローチャートに基づいて説明する。
まず、図外の給湯栓が開操作されるなどして給湯要求があると、ミキシングバルブ8の開度を調整するなどして、通常給湯処理を実行する(ステップ1)。
そして、通常給湯処理が実行中で給湯が継続されているときに、最上部サーミスタS1の検出温度Tkが混合用範囲内になると、混合給湯処理を実行する(ステップ2〜4)。
【0048】
さらに、混合給湯処理が実行中で給湯が継続されているときに、混合阻止条件が満たされるか、または、最上部サーミスタS1の検出温度Tkが混合用下限温度以下になると、加熱給湯処理を実行する(ステップ5〜8)。
また、通常給湯処理の実行中、混合給湯処理の実行中、および、加熱給湯処理の実行中において、給湯が停止されると、実行中の処理を停止させる停止処理を実行して、給湯を停止させるようにしている(ステップ2,5,9,10)。
【0049】
〔別実施形態〕
(1)上記実施形態では、補助加熱部21の加熱量を調整可能に構成した例を示したが、補助加熱部21を一定の設定加熱量にて加熱作動させるように構成して実施することも可能である。
【0050】
(2)上記実施形態では、貯湯路13を給湯路6の一部を共用する状態で貯湯タンク1の上部に連通接続して、循環流量調整バルブ16にて貯湯路13を通流する湯量を調整することによって、加熱部4にて加熱された湯水に貯湯タンク1の上部から取り出した湯水を混合させるように構成されているが、加熱部4にて加熱された湯水に貯湯タンク1の上部から取り出した湯水を混合させるための構成は適宜変更が可能であり、例えば、貯湯路13を給湯路6の一部を共用する状態で貯湯タンク1の上部に連通接続するとともに、貯湯タンク1の上部と貯湯路13に連通接続し、貯湯タンク1の上部の湯水を取り出す取り出し路を設けて、その取り出し路にポンプなどを設けるなどして、加熱部4にて加熱された湯水に貯湯タンク1の上部から取り出した湯水を混合させることも可能である。
【0051】
(3)上記実施形態では、混合給湯処理実行中に、混合阻止条件が満たされると、加熱部4にて加熱された湯水に貯湯タンク1から取り出す湯水を混合させずに、給湯するように構成しているが、混合給湯処理実行中には、常に、加熱部4にて加熱された湯水に貯湯タンク1の上部から取り出した湯水を混合させて給湯路6に供給して給湯するように構成して実施することも可能である。
【0052】
(4)上記実施形態では、加熱部4として、ヒートポンプ式加熱部19と補助加熱部21を備える構成を示したが、補助加熱部21のみを備えるものや、ヒートポンプ式加熱部19と補助加熱部21に加えて、エンジン36の排熱を利用して加熱する排熱利用式加熱部を備えるなど、各種の加熱手段が適応可能である。
【0053】
(5)上記実施形態では、本発明にかかる貯湯式の給湯装置をエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムに適応した例を示したが、ヒートポンプを備えていないものなど、各種の貯湯式の給湯装置が適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】貯湯ユニットの概略構成図
【図2】エンジンヒートポンプ式冷暖房装置の概略構成図
【図3】エンジンヒートポンプ式冷暖房給湯システムの制御ブロック図
【図4】給湯運転の制御動作を示すフローチャート
【符号の説明】
1 貯湯タンク
4 加熱手段
5 給水路
6 給湯路
C,D 運転制御手段
E 湯水循環手段
G 給湯手段
Claims (3)
- 上部に給湯路が接続されかつ下部に給水路が接続されている貯湯タンクと、
その貯湯タンクの底部から取り出した湯水を加熱手段にて加熱したのち、その湯水を前記貯湯タンクの上部に供給する形態で湯水を循環させる湯水循環手段と、
前記加熱手段の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、前記湯水循環手段にて循環される湯水を前記加熱手段にて貯湯設定温度の湯に加熱して、温度成層を形成する状態で前記貯湯タンク内に貯湯するように構成されている貯湯式の給湯装置であって、
前記給湯路を通して供給される前記貯湯タンクからの湯水に水を混合して、給湯目標温度の湯水を給湯する給湯手段が設けられ、
前記運転制御手段が、前記貯湯タンクから前記給湯路に供給される湯水が前記給湯目標温度を基準として定められる加熱開始用温度以上のときには、前記給湯路を通して供給される前記貯湯タンクからの湯水に水を混合して給湯するように前記給湯手段を制御する通常給湯処理を実行し、かつ、
前記貯湯タンクから前記給湯路に供給される湯水が前記加熱開始用温度とそれよりも低い混合用下限温度との間の混合用温度範囲内であるときには、前記加熱手段にて加熱された湯水に前記貯湯タンクの上部から取り出した湯水を混合させて前記給湯路に供給して給湯する混合給湯処理を実行するように構成され、
前記運転制御手段が、前記貯湯タンクから前記給湯路に供給される湯水が前記混合用下限温度以下のときには、前記加熱手段にて加熱された湯水に前記貯湯タンクから取り出す湯水を混合させずに給湯する加熱給湯処理を実行するように構成されている貯湯式の給湯装置。 - 前記運転制御手段が、前記混合給湯処理において、要求されている給湯能力よりも大きくなるときには、前記加熱手段にて加熱された湯水に前記貯湯タンクの上部から取り出した湯水を混合させて前記給湯路に供給された湯水に水を混合させて給湯すべく、前記給湯手段を制御するように構成されている請求項1に記載の貯湯式の給湯装置。
- 前記運転制御手段が、前記混合給湯処理実行中において、混合阻止条件が満たされると、前記加熱給湯処理を実行するように構成されている請求項1又は2記載の貯湯式の給湯装置。
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