JP5176795B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

本発明はソーラー給湯機、ガス発電、燃料電池等の廃熱を給湯に使用することを目的とした貯湯式コジェネレーションシステムに代表される貯湯式の給湯装置に関するものである。

従来の廃熱を給湯に使用することを目的とした貯湯式の給湯装置では次に記載されているようなものがあった。

図３に示すように、この種の貯湯式コジェネレーションシステムでは、主給湯器Ｘと、ソーラー給湯器Ｙと、そのソーラー給湯器Ｙを主給湯器Ｘ側へ接続するソーラー給湯接続ユニットＺを有し、ソーラー給湯接続ユニットＺに設けたソーラー給湯接続コントローラ１、主給湯器Ｘに設けて主給湯器Ｘの運転制御を行う主コントローラ２および主コントローラ２を遠隔制御するリモコン３を用いて主給湯器Ｘの運転制御を行っていた。

ここでリモコン３から主コントローラ２を介し制御情報を受けたソーラー給湯接続コントローラ１が給湯接続ユニットＺ内の混合調整弁４を動作せしめて、リモコン３で指令した設定温度になるよう制御を行っていた（例えば、特許文献１参照）。

なお、ソーラー給湯器Ｙには貯湯タンク５が設けてあり、給湯接続ユニットＺ内の混合調整弁４は、貯湯タンク５内の廃熱温水と水道などから給水された低温湯水を混合して所定の温水を供給する。
特開平１０−４７７５２号公報

しかしながら、上記従来の構成では、主給湯器Ｘを制御する主コントローラ２が故障し、貯湯タンク５内の廃熱温水と低温湯水を混合して所定の温水を供給する独立して設置した給湯接続ユニットＺを制御するソーラー給湯接続コントローラ１に対して、リモコン３で設定した所定の出湯温度を与えられなくなった場合、給湯を行う出湯口から予期せぬ高温出湯をすることにより、使用者に対し重大な損傷を与える可能性があるという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、主給湯器の主コントローラが故障しても高温出湯することのない安全性の高い貯湯式の給湯装置を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の給湯装置は独立して設置した混合ユニット（以下第１の混合ユニット）と第１の混合ユニットと平行に設置され、独立した貯湯タンクコントローラにより出湯温度制御を行う貯湯タンク内の廃熱温水と低温湯水を混合して所定の温水を供給する第２の混合装置（以下第２の混合ユニット）により温度制御をするようにしたものである。

上記発明によれば、主たる給湯機の制御部が故障し、第１の混合ユニットから高温出湯がされた場合、独立した貯湯タンクコントローラにより制御された出湯温センサで異常温度を検出し、第２の混合ユニットにより出湯温度を低下させることができる。

本発明の給湯装置によれば、主たる給湯機の制御部が故障し、第１の混合ユニットから高温出湯がされた場合、独立した貯湯タンクコントローラにより制御された出湯温センサで異常温度を検出し、第２の混合ユニットにより出湯温度を低下させることができるので、主たる給湯機の制御部が故障しても不用意な高温出湯のない、極めて安全性の高い給湯装置を提供することができる。

第１の発明は、湯水の加熱を行う第１の熱源および第２の熱源と、第１の熱源により加熱された湯水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクに貯えられた湯水と低温湯水を混合するとともに第２の熱源を介して利用給湯口へ湯水を導く第１の混合ユニットと、貯湯タンクに貯えられた湯水と低温湯水を混合するとともに利用給湯口へ湯水を導く第２の混合ユニットとを設け、第１の混合ユニットは貯湯タンクに貯えられた湯水と低温湯水の混合湯水
の温度に基づいて貯湯タンクに貯えられた湯水と低温湯水の混合割合を制御し、第２の混合ユニットは利用給湯口に供給される湯水の温度に基づいて貯湯タンクに貯えられた湯水と低温湯水の混合割合を制御することにより、主たる熱源機の制御コントローラが故障しても第２の混合ユニットにより低温湯水が利用給湯口へ適量供給されるので、高温出湯を防止することができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、第１の混合ユニットと平行に設置され、独立した貯湯タンクコントローラにより出湯温度制御を行う第２の混合ユニットの混合温水を第２の熱源を介して給湯口へ導くことにより、第１の発明から得られる効果に加えて通水圧損を少なくすることができる。

第３の発明は、特に第１の発明において、第１の混合ユニットと平行に設置され、独立した貯湯タンクコントローラにより出湯温度制御を行う第２の混合ユニットの混合温水を第２の熱源を介さずに給湯口へ導くことにより、第１の発明から得られる効果に加えて通水圧損を少なくすることができる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における貯湯式コジェネレーションシステム（給湯装置）の構成図である。

基本構成として、主たる熱源であるガス給湯機の第２の熱源Ｂ、貯湯タンク７０の加熱を行う第１の熱源Ａ、貯湯タンク７０に貯えられた湯水と低温湯水を混合するとともに第２の熱源Ｂを介して給湯口９０へ湯水を導く第１混合ユニットＣ、同じく貯湯タンク７０に貯えられた湯水と低温湯水を混合するとともに給湯口９０へ湯水を導く第１混合ユニットＣと並列に取り付けられた第２混合ユニットＤを設けている。

第１の熱源Ａ内部の循環ポンプ８２により、第１熱源戻り管路８１ｂを通り、第１熱源熱交換器８１ａにより熱交換された温水は、第１熱源往き管路８１ｃを通って、貯湯タンク７０に戻される。

ここで、リモコン５０により要求湯温が入力されると、その情報は、第２熱源コントローラ６０を介して第１混合弁ユニットコントローラ２０へ伝えられる。

貯湯タンク７０が第１の熱源Ａにより十分加熱された状態で、給湯口９０が開かれると、低温湯水が、給水口９１から給水路１１ａおよび給水路１１ｂを通って、貯湯タンク７０へ注入される。

これにより、押し出された貯湯タンク７０の中の温水は、貯湯水路７１ａ、貯湯水路７１ｃを通って、第１混合ユニットＣへ導かれる。給水口９１から流入したもう一方の低温湯水は、給水路１１ａ、給水路１１ｃ、給水路１２ａを通って、第１混合ユニットＣへ導かれる。

このとき、貯湯タンク７０内の温水が、リモコン５０により要求された設定温度より十分高い場合は、第１混合弁ユニットコントローラ２０が、給水温度センサ２１、貯湯温度センサ２２、温水温度センサ２３の温度情報を基に、第１混合ユニットＣ内の第１混合弁２４の混合比率を設定温度になるように調整する。設定温度に調整された混合温水は、給水路１３を介して第２の熱源Ｂであるガス給湯機に導かれる。

つぎに、第２混合ユニットＤには、貯湯水路７１ｂから貯湯タンク７０内の温水が導かれる。また給水口９１から流入したもう一方の低温湯水は、給水路１２ｂから第２混合ユニットＤに導かれる。

貯湯タンクコントローラ７３は、第１混合ユニットＣの給水路１３に取り付けられた出湯温度センサ４１からの温度情報により、第２混合ユニットＤの混合比率を設定温度になるように調整する。設定温度に調整された混合温水は、第２混合弁水路４２を介して第２の熱源Ｂであるガス給湯機に導かれる。

第１混合ユニットＣ、第２混合ユニットＤより第２の熱源Ｂに導かれた混合温水は、水量センサ６６、熱交換器６１ａ、出湯水路６１ｃを通って、給湯口９０から排出される。この時、第２熱源コントローラ６０は、貯湯タンク７０内の温水がリモコン５０により要求された設定温度より十分高い場合、第２の熱源Ｂはバーナー６２を燃焼させることなく混合温水を排出する。

つぎに、貯湯タンク７０内の温水が、リモコン５０により要求された設定温度より低く、そのままでは要求温度にならない場合について説明する。

このとき、第１混合弁ユニットコントローラ２０は、第１混合弁２４を低温湯水側が全開になるよう制御する。給湯口９０が開かれると、低温湯水が、給水口９１から給水路１１ａおよび給水路１１ｂを通って、貯湯タンク７０へ注入されるが、第１混合弁２４を高温側全閉、低温湯水側が全開になるよう制御しているので、貯湯タンク７０内の貯水は貯湯タンク７０内部に留まる。

給水口９１から流入したもう一方の低温湯水は、給水路１１ａ、給水路１１ｃ、給水路１２ａを通って、第１混合ユニットＣへ導かれる。更に、低温湯水は、給水路１３を介して第２の熱源Ｂであるガス給湯機に導かれる。

つぎに、第２混合ユニットＤは、貯湯水量センサ４０の流量検出がない場合、貯湯タンク７０内の温水が、リモコン５０により要求された設定温度より低いと判断し、第１混合弁２４と同じく、貯湯タンクコントローラ７３により混合弁を高温側全閉、低温湯水側が全開になるよう制御する。貯湯タンク７０の中の温水は、混合弁の温水側が全閉であるため、貯湯水路７１ｂから第２混合ユニットＤに導かれることはない。

一方、給水口９１から流入したもう一方の低温湯水は、給水路１２ｂから第２混合ユニットＤに導かれる。更に、低温湯水は、第２混合弁水路４２を介して、第２の熱源Ｂであるガス給湯機に導かれる。

第１混合ユニットＣ、給水路１３へと導かれた低温湯水と、第２混合ユニットＤ、第２混合弁水路４２へと導かれた低温湯水は、混合水路６１ｂを通って第２の熱源Ｂに入り、水量センサ６６を回転させる。

水量センサ６６が点火水量を検知すると、燃焼ファン６３が回転し、バーナー６２が燃焼する。第２熱源コントローラ６０は、入水温度センサ６４、出湯温度センサ６５により、このバーナー６２の燃焼を制御し、熱交換器６１ａ内を流れる低温湯水が設定の温度に加熱される。

ここで、貯湯タンク７０が、第１の熱源Ａにより十分加熱された状態であって、第２の熱源Ｂが燃焼することなしに湯温制御を行っていた場合に、第２の熱源Ｂの第２熱源コントローラ６０、または第１混合ユニットＣの第１混合弁ユニットコントローラ２０が故障して、リモコン５０の設定温度より高い出湯があった場合を考える。

このとき、第２混合ユニットＤは、当初は出湯温度センサ４１で検知した温度を基準に混合比率を制御して温度コントロールを行っている。この時に、第２熱源コントローラ６０または第１混合弁ユニットコントローラ２０の故障が発生すると、第１混合ユニットＣから排出される温水温度が急上昇し、貯湯タンクコントローラ７３が、独立してコントロールする出湯温度センサ４１で設定温度よりも高温を検知する。

この高温検知により、貯湯タンクコントローラ７３は、異常を検出し、第２混合ユニットＤの混合弁を、高温側全閉、低温湯水側が全開になるよう制御する。

これにより、第２混合ユニットＤから排出される混合水の温度が低下し、第１混合ユニットＣから排出される高温水と混合水路６１ｂで交じり合い、安全な温度まで低下する。

（実施の形態２）
次に、図１により、第２の混合ユニットを併設することによりシステム全体の通水圧損を少なくする効果について説明する。

リモコン５０により要求湯温が入力され、貯湯タンク７０内の温水がリモコン５０による要求湯温より十分高い状態で給湯口９０が開かれると、第一の流れとして貯湯タンク７０からの温水は、貯湯水路７１ａ、貯湯水路７１ｃを通って第１混合ユニットＣに供給される。

貯湯タンク７０からの温水は、第１混合ユニットＣ内で給水路１２ａから供給された低温温水と混合され、リモコン５０で要求された湯温の温水で、給水路１３、混合水路６１ｂを通り、第２の熱源Ｂを通り、出湯水路６１ｃを経て、給湯口９０から排出される。

一方、第二の流れとして貯湯タンク７０からの温水は、貯湯水路７１ａ、貯湯水路７１ｂを通って、第２混合ユニットＤに供給される。

貯湯タンク７０からの温水は、第２混合ユニットＤ内で給水路１２ｂから供給された低温温水と混合され、第２の熱源Ｂの給水路１３に取り付けられた出湯温度センサ４１からの温度情報により、第２混合ユニットＤの混合比率を設定温度になるように調整する。そして、第２混合弁水路４２、混合水路６１ｂを通り、第２の熱源Ｂを通り、出湯水路６１ｃを経て、給湯口９０から排出される。

次に、リモコン５０により要求湯温が入力され、貯湯タンク７０内の温水がリモコン５０による要求湯温より低い状態で、給湯口９０が開かれると、第一の流れとして貯湯タンク７０からの温水は、貯湯水路７１ａ、貯湯水路７１ｃを通って、第１混合ユニットＣに供給される。この時第１混合弁２４は、高温側全閉、低温湯水側が全開になるよう制御しているので、貯湯タンク７０内の貯水は貯湯タンク７０内部に留まる。

給水口９１から流入したもう一方の低温湯水は、給水路１１ａ、給水路１１ｃ、給水路１２ａを通って、第１混合ユニットＣへ導かれる。更に、低温湯水は、給水路１３を介して、第２の熱源Ｂであるガス給湯機に導かれる。

一方、第二の流れとして貯湯タンク７０からの温水は、貯湯水路７１ａ、貯湯水路７１ｂを通って、第２混合ユニットＤに供給される。

第２混合ユニットＤは、貯湯水量センサ４０の流量検出がない場合、貯湯タンク７０内の温水がリモコン５０により要求された設定温度より低いと判断し、第１混合弁２４と同じく、貯湯タンクコントローラ７３により、混合弁を高温側全閉、低温湯水側が全開になるよう制御する。貯湯タンク７０の中の温水は、混合弁の温水側が全閉であるため、貯湯水路７１ｂから第２混合ユニットＤに導かれることはない。

一方、給水口９１から流入したもう一方の低温湯水は、給水路１２ｂから第２混合ユニットＤに導かれる。更に、低温湯水は、第２混合弁水路４２を介して第２の熱源Ｂであるガス給湯機に導かれる。第１混合ユニットＣ、第２混合ユニットＤから供給された低温温水により、第２の熱源Ｂであるガス給湯機が運転し、リモコン５０により要求された湯温に燃焼制御されて、出湯水路６１ｃを経て給湯口９０から排出される。

このように、第２混合ユニットＤの混合温水を、第２の熱源Ｂを介して給湯口へ導くことにより、貯湯タンク７０から第２の熱源Ｂへ向かう湯水の経路が２つ（給水路１３、第２混合弁水路４２）となるため、システム全体の通水圧損を少なくすることができる。

（実施の形態３）
次に、併設した第２の混合ユニットを使用し、第２の熱源を介さずに給湯口へ導くことにより、通水圧損を少なくする効果について説明する。

図２は、本発明の実施の形態３における貯湯式コジェネレーションシステムである給湯装置の構成図である。

基本構成として実施の形態１と同じく、主たる熱源であるガス給湯機の第２の熱源Ｂ、貯湯タンク７０の加熱を行う第１の熱源Ａ、貯湯タンク７０に貯えられた湯水と低温湯水を混合するとともに第２の熱源Ｂを介して給湯口９０へ湯水を導く第１混合ユニットＣ、同じく貯湯タンク７０に貯えられた湯水と低温湯水を混合するとともに給湯口９０へ湯水を導く第１混合ユニットＣと並列に取り付けられた第２混合ユニットＤを設けている。

リモコン５０により要求湯温が入力され、貯湯タンク７０内の温水がリモコン５０による要求湯温より十分高い状態で給湯口９０が開かれると、第一の流れとして貯湯タンク７０からの温水は、貯湯水路７１ａ、貯湯水路７１ｃを通って第１混合ユニットＣに供給される。

貯湯タンク７０からの温水は、第１混合ユニットＣ内で給水路１２ａから供給された低温温水と混合され、リモコン５０で要求された湯温の温水で給水路１３、混合水路６１ｂを通り、第２の熱源Ｂを通り、給湯口９０から排出される。

一方、第二の流れとして貯湯タンク７０からの温水は、貯湯水路７１ａ、貯湯水路７１ｂを通って、第２混合ユニットＤに供給される。

貯湯タンク７０からの温水は、第２混合ユニットＤ内で給水路１２ｂから供給された低温温水と混合され、第２の熱源Ｂの給水路１３に取り付けられた出湯温度センサ４１からの温度情報により、第２混合ユニットＤの混合比率を設定温度になるように調整する。そして、第２混合弁水路４２を通り、切り替え弁４３により第２の熱源Ｂを介さず出湯水路６１ｃを経て、給湯口９０から排出される。

つぎに、リモコン５０により要求湯温が入力され、貯湯タンク７０内の温水が、リモコン５０による要求湯温より低い状態で給湯口９０が開かれると、第一の流れとして貯湯タンク７０からの温水は、貯湯水路７１ａ、貯湯水路７１ｃを通って、第１混合ユニットＣに供給される。

この時、第１混合弁２４は、高温側全閉、低温湯水側が全開になるよう制御しているので、貯湯タンク７０内の貯水は貯湯タンク７０内部に留まる。

給水口９１から流入したもう一方の低温湯水は、給水路１１ａ、給水路１１ｃ、給水路１２ａを通って、第１混合ユニットＣへ導かれる。更に、低温湯水は給水路１３を介して第２の熱源Ｂであるガス給湯機に導かれる。

一方、第二の流れとして貯湯タンク７０からの温水は、貯湯水路７１ａ、貯湯水路７１ｂを通って、第２混合ユニットＤに供給される。

第２混合ユニットＤは、貯湯水量センサ４０の流量検出がない場合、貯湯タンク７０内の温水がリモコン５０により要求された設定温度より低いと判断し、第１混合弁２４と同じく、貯湯タンクコントローラ７３により、混合弁を高温側全閉、低温湯水側が全開になるよう制御する。貯湯タンク７０の中の温水は、混合弁の温水側が全閉であるため、貯湯水路７１ｂから第２混合ユニットＤに導かれることはない。

一方、給水口９１から流入したもう一方の低温湯水は、給水路１２ｂから第２混合ユニットＤに導かれる。更に、低温湯水は、第２混合弁水路４２、切り替え弁４３により混合水路６１ｂを通って、第２の熱源Ｂであるガス給湯機に導かれる。

第１混合ユニットＣ、第２混合ユニットＤから供給された低温温水により、第２の熱源Ｂであるガス給湯機が運転し、リモコン５０により要求された湯温に燃焼制御されて、給湯口９０から排出される。

このように、第２混合ユニットＤの混合温水を、第２の熱源Ｂを介することなく、給湯口へ導くことにより、貯湯タンク７０から給湯口へ向かう湯水の経路が２つ（給水路１３、切り替え弁４３から給湯口９０に直結する給水路）となるため、システム全体の通水圧損を少なくすることができる。特に、一方の経路を第２の熱源Ｂを介することなく給湯口へ導くことにより、システム全体の通水圧損を図１に示す実施の形態２以上に少なくすることができる。

本発明は、主たる給湯機の制御部が故障しても不用意な高温出湯のない、極めて安全性が高く、圧力損失の少ない給湯装置を提供するものであり、家庭用、業務用広範囲に利用することが可能である。

本発明の実施の形態１、実施の形態２における給湯装置の構成図 本発明の実施の形態３における給湯装置の構成図 従来の給湯装置の構成図

符号の説明

Ａ 第１の熱源
Ｂ 第２の熱源
Ｃ 第１混合ユニット
Ｄ 第２混合ユニット
７０ 貯湯タンク
９０ 給湯口

Claims (4)

1. 湯水の加熱を行う第１の熱源および第２の熱源と、
   前記第１の熱源により加熱された湯水を貯える貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクに貯えられた湯水と低温湯水を混合するとともに前記第２の熱源を介して利用給湯口へ湯水を導く第１の混合ユニットと、
   前記貯湯タンクに貯えられた湯水と低温湯水を混合するとともに前記利用給湯口へ湯水を導く第２の混合ユニットと、
   前記貯湯タンクに貯えられた湯水と低温湯水との混合湯水の温度を検知する温水温度センサに基づいて前記貯湯タンクに貯えられた湯水と前記低温湯水との混合割合を前記第１の混合ユニットにおいて制御する第１混合弁ユニットコントローラと、
   前記利用給湯口に供給される湯水の温度を検知する出湯温度センサに基づいて前記貯湯タンクに貯えられた湯水と低温湯水の混合割合を前記第２の混合ユニットにおいて制御する貯湯タンクコントローラと、
   を備え、
   前記第１混合弁ユニットコントローラもしくは前記第２の熱源を制御する第２熱源コントローラが故障したことにより前記出湯温度センサが設定温度よりも高温を検知した場合は、前記貯湯タンクコントローラが出湯温度を低下させるように前記第２の混合ユニットを制御する、
   給湯装置。
2. 前記第２の混合ユニットで混合した湯水を前記第２の熱源を介して前記利用給湯口へ導く請求項１記載の給湯装置。
3. 前記第２の混合ユニットで混合した湯水を前記第２の熱源を介することなく前記利用給湯口へ導く請求項１記載の給湯装置。
4. 前記貯湯タンクコントローラは、前記第１の混合ユニットとは独立して前記第２の混合ユニットを制御しており、
   前記第１混合弁ユニットコントローラもしくは前記第２の熱源を制御する第２熱源コン
   トローラが故障したことにより前記出湯温度センサが設定温度よりも高温を検知した場合は、前記貯湯タンクコントローラが、前記第２混合ユニットの混合弁を高温側全閉および低温湯水側全開になるように制御する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の給湯装置。