以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
先ずは、本発明の加熱循環回路用熱分配ユニット10が組み込まれた貯湯給湯システム1の全体構成について簡単に説明する。
図1に示すように、貯湯給湯システム1は、2世帯住宅や集合住宅等に対応したものであり、共通の外部熱源機ユニット2、各家庭や各住戸に対応して設置された複数の貯湯タンクユニット3,4、これら貯湯タンクユニット3,4と外部熱源機ユニット2とを接続する加熱循環回路5等を備えている。
外部熱源機ユニット2としては、例えば、熱交換器2a、循環ポンプ6や制御ユニット19等を備えた発電を行なう燃料電池発電装置が活用可能である。外部熱源機ユニット2のケース部材2Aには、加熱循環回路5の一部を構成する熱媒体の流入口7a及び流出口7bが設置されている。貯湯給湯システム1は、燃料電池発電装置と組み合わせることで燃料電池コージェネレーションシステムを構成するが、燃料電池発電装置の構成は公知のものであるので、詳細な説明は省略する。
次に、複数の貯湯タンクユニット3,4について説明する。
図1に示すように、複数の貯湯タンクユニット3,4は、第1貯湯タンクユニット3、第2貯湯タンクユニット4からなる。第1貯湯タンクユニット3は、貯湯、給湯、風呂への給湯及び追い焚き、床暖房パネル等の温水暖房端末への温水の供給等の機能を有するものであり、第1ケース部材3A、第1貯湯タンク3a、給水通路3b、給湯通路3c、制御ユニット3d等を備えている。第2貯湯タンクユニット4は、第1貯湯タンクユニット3と同様な機能を有するものであり、第2ケース部材4A、第2貯湯タンク4a、給水通路4b、給湯通路4c、制御ユニット4d等を備えている。
第1ケース部材3Aには、加熱循環回路5の一部を構成する熱媒体の導出口8a及び導入口8bが設置され、第2ケース部材4Aには、加熱循環回路5の一部を構成する熱媒体の導出口9a及び導入口9bが設置されている。尚、第1,第2貯湯タンクユニット3,4は、上記の器具以外にも各種通路類や混合弁や開閉弁等の各種弁類を備えているが、図示は省略する。また、第1,第2貯湯タンクユニット3,4は、同じ機能を備えたものであっても良いし、異なる機能を備えたものであっても良い。
図1に示すように、第1,第2貯湯タンク3a,4aは、外部熱源機ユニット2で加熱された高温の湯水を貯留するものであり、耐腐食性に優れたステンレス板製の胴部材とその上下両端を塞ぐ1対の鏡板とで夫々構成され、貯留された湯水の放熱を防ぐ為にタンク周囲は断熱材で覆われている。第1,第2貯湯タンク3a,4aは、本実施例では同じ容量・形状ではあるが、特に同じ容量・形状に限定する必要はなく、互いに容量の異なる形状であっても良い。
第1,第2貯湯タンク3a,4aには、給水通路3b,4b、給湯通路3c,4c、加熱循環回路5等が夫々接続され、給水通路3b,4bを介して上水源からの上水を第1,第2貯湯タンク3a,4a内に夫々補充可能となっており、加熱循環回路5を介して湯水が夫々加熱され、給湯通路3c,4cを介して第1,第2貯湯タンク3a,4a内に夫々貯留された高温の湯水(例えば、65〜90℃)を所望の給湯先に供給することができる。
次に、加熱循環回路5について説明する。
図1に示すように、加熱循環回路5は、第1,第2貯湯タンクユニット3,4と外部熱源機ユニット2との間に熱媒体(湯水)を循環させて外部熱源機ユニット2の熱(排熱)を回収する閉回路であり、複数のタンク側往き通路5a,5b、1つの熱源機側往き通路5c、1つの熱源機側戻り通路5d、複数のタンク側戻り通路5e,5f、後述する加熱循環回路用熱分配ユニット10等を有している。
第1,第2貯湯タンク3a,4aの下端部からタンク側往き通路5a,5bが夫々延びて加熱循環回路用熱分配ユニット10に接続され、加熱循環回路用熱分配ユニット10から熱源機側往き通路5cが延びて外部熱源機ユニット2の熱交換器2aに接続され、熱交換器2aから熱源機側戻り通路5dが延びて加熱循環回路用熱分配ユニット10に接続され、加熱循環回路用熱分配ユニット10から複数のタンク側戻り通路5e,5fが延びて、第1,第2貯湯タンク3a,4aの上端部に夫々接続されている。外部熱源機ユニット2の内部の熱源機側往き通路5cに循環ポンプ6が設置されている。
第1,第2貯湯タンクユニット3,4は、制御ユニット3d,4dによって夫々制御される。各種のセンサの検出信号が制御ユニット3d,4dに送信され、この制御ユニット3d,4dにより、第1,第2貯湯タンクユニット3,4の動作、各種のポンプの作動・停止、各種の弁の開閉状態の切り換え及び開度調整等を制御し、各種運転(給湯運転、湯張り運転、追焚き運転、高温差し湯運転、暖房運転、凍結防止運転、排熱回収運転等)を実行する。
次に、本発明の加熱循環回路用熱分配ユニット10について説明する。
図1に示すように、加熱循環回路用熱分配ユニット10(以下、熱分配ユニット10という)は、外部熱源機ユニット2から回収した熱を第1,第2貯湯タンク3a,4aに分配可能に構成されたものであり、熱媒体を用いて外部熱源機ユニット2から発生する熱を回収して第1,第2貯湯タンク3a,4aに蓄熱する加熱循環回路5の途中部に介装されている。
即ち、熱分配ユニット10は、箱状の本体ケース11と、この本体ケース11に設置され且つ外部熱源機ユニット2の熱媒体の流入口7a及び流出口7bに接続される1対の熱源機側接続口12a,12bと、本体ケース11に設置され且つ第1,第2貯湯タンクユニット3,4の熱媒体の導出口8a,9a及び導入口8b,9bに接続される複数対のタンク側接続口13a〜13dと、本体ケース11の内部において1対の熱源機側接続口12a,12bと複数対のタンク側接続口13a〜13dとを連通する内部通路14と、1対の熱源機側接続口12a,12bと複数対のタンク側接続口13a〜13dのうちの少なくとも1対のタンク側接続口13a,13c又は13b,13dとを接続する為に内部通路14に組み込まれた三方弁15(切換弁手段に相当する)とを備えている。
各接続口12a,12b,13a〜13dは、本体ケース11の外周壁部に外側に突出状に夫々設置され、ユニオン継手又は急速着脱式継手の構造を備えている。各接続口12a,12b,13a〜13dに対応する加熱循環回路5の各通路部5a〜5fの端部には、各接続口12a,12b,13a〜13dの形状に対応した容易に取り外し可能な継手が夫々設けられている。各接続口12a,12b,13a〜13dは、水抜き栓(図示略)を備えている。
内部通路14は、複数のタンク側往き内部通路部14a,14b、1つの熱源機側往き内部通路部14c、1つの熱源機側戻り内部通路部14d、複数のタンク側戻り内部通路部14e,14fを有している。タンク側往き通路5a,5bの下流端が接続された接続口13a,13bからタンク側往き内部通路部14a,14bが夫々延び、これら複数のタンク側往き内部通路部14a,14bの下流端は合流され、この合流部から熱源機側往き内部通路部14cが延び、この熱源機側往き内部通路部14cの下流端が、熱源機側往き通路5cの上流端が接続された接続口12aに接続されている。
熱源機側戻り通路5dの下流端が接続された接続口12bから熱源機側戻り内部通路部14dが延び、この熱源機側戻り内部通路部14dの下流端が分岐し、この分岐部から複数のタンク側戻り内部通路部14e,14fが延び、これら複数のタンク側戻り内部通路部14e,14fの下流端が、タンク側戻り通路5e,5fの上流端が接続された接続口13c,13dに夫々接続されている。熱分配ユニット10の組み付け時、加熱循環回路の各通路5a〜5fを各接続口12a,12b,13a〜13dに接続することで、加熱循環回路5の途中部に熱分配ユニット10を容易に設置することができる。尚、内部通路14は、例えば、銅管からなるが、特に材質を限定する必要はない。
三方弁15は、複数のタンク側往き内部通路部14a,14bと1つの熱源機側往き内部通路部14cとの合流部に設置されている。三方弁15は、熱分配用制御ユニット18によって制御される。タンク側往き内部通路部14aの下流端が三方弁15(ポートA)に接続され、タンク側往き内部通路部14bの下流端が三方弁15(ポートB)に接続され、熱源機側往き内部通路部14cの上流端が三方弁15(ポートC)に接続され、この三方弁15により熱源機側往き内部通路部14cがタンク側往き内部通路部14aとタンク側往き内部通路部14bの何れかに択一的に接続される。
第1貯湯タンク3a内の湯水を加熱循環回路5に循環させる場合には、三方弁15を介してタンク側往き内部通路部14b側を閉止して加熱循環回路5を循環状態にする。つまり、三方弁15のポートA−ポートC間を開弁状態にして、タンク側往き内部通路部14aと熱源機側往き内部通路部14cとを接続する。第2貯湯タンク4a内の湯水を加熱循環回路5に循環させる場合には、三方弁15を介してタンク側往き内部通路部14a側を閉止して加熱循環回路5を循環状態にする。つまり、三方弁15のポートB−ポートC間を開弁状態にして、タンク側往き内部通路部14bと熱源機側往き内部通路部14cとを接続する。
内部通路14において第1,第2貯湯タンクユニット3,4からの通路部の合流部の下流側に温度検出センサ16(温度検出手段に相当する)が設置されている。即ち、内部通路14の三方弁15の下流側の熱源機側往き内部通路部14cに温度検出センサ16が設置されている。この温度検出センサ16は、サーミスタ等の公知の温度検出センサ16であり、外部熱源機ユニット2に向かって熱源機側往き内部通路部14cを流れる湯水の温度を検出可能である。
次に、熱分配用制御ユニット18について説明する。
熱分配ユニット10は、熱分配用制御ユニット18によって制御される。温度検出センサ16の検出信号が熱分配用制御ユニット18に送信され、この熱分配用制御ユニット18により、三方弁15の切換えを制御し、各種モードに基づく排熱回収運転(第1貯湯タンク3aの湯水による排熱回収運転、第2貯湯タンク4aの湯水による排熱回収運転等)を実行する。熱分配用制御ユニット18は、制御ユニット3d,4dと通信可能に構成されている。
次に、熱分配用制御ユニット18により自動的に実行される、各種モードに基づく排熱回収運転制御について、図2のフローチャートに基づいて説明する。尚、図中の符号Si(i=1,2,・・)は各ステップを示す。この排熱回収運転制御の制御プログラムは、熱分配用制御ユニット18に予め格納されている。
図2のフローチャートにおいて、この制御が開始されると、最初にS1において、外部熱源機ユニット2や第1,第2貯湯タンクユニット3,4からの信号等に基づいて排熱回収運転開始条件成立か否かを判定する。排熱回収運転を開始する為の条件が成立している場合、つまり、S1の判定がYesの場合、S2に移行し、熱分配用制御ユニット18は、三方弁15のポートA−ポートC間を開弁状態にして、タンク側往き内部通路部14aと熱源機側往き内部通路部14cとを接続し、第1貯湯タンク3aの湯水を用いた排熱回収運転が実行され、S3に移行する。S1の判定がNoのうちはS1を繰り返す。
次に、S3において、温度検出センサ16の検出信号を読み込み、この検出信号に基づいて、熱源機側往き内部通路部14cを流れる第1貯湯タンク3aの湯水温度を算出して、S4に移行し、第1貯湯タンク3aの湯水温度が、設定温度(例えば、65℃)以上か否かを判定し、湯水温度が設定温度より高い場合、つまり、S4の判定がYesの場合、S5に移行し、湯水温度が設定温度より低い場合、つまり、S4の判定がNoのうちはS3,S4を繰り返す。
次に、S5において、熱分配用制御ユニット18は、三方弁15のポートB−ポートC間を開弁状態にして、タンク側往き内部通路部14bと熱源機側往き内部通路部14cとを接続し、第1貯湯タンク3aの湯水の循環を停止して、第2貯湯タンク4aの湯水を用いた排熱回収運転が実行され、S6に移行する。
次に、S6において、温度検出センサ16の検出信号を読み込み、この検出信号に基づいて、熱源機側往き内部通路部14cを流れる第2貯湯タンク4aの湯水温度を算出して、S7に移行し、第2貯湯タンク4aの湯水温度が、設定温度(例えば、65℃)以上か否かを判定し、湯水温度が設定温度より高い場合、つまり、S7の判定がYesの場合、S2に戻り、第2貯湯タンク4aの湯水の循環を停止して、第1貯湯タンク3aの湯水を用いた排熱回収運転が実行される。湯水温度が設定温度より低い場合、つまり、S7の判定がNoのうちはS6,S7を繰り返す。
尚、第1,第2貯湯タンク3a,4aが満蓄状態となり、三方弁15の切換えが頻繁に繰り返す状態になると、外部熱源機ユニット2から排熱が効率良く回収できなくなるので、例えば、加熱循環回路5の途中部に設置されたラジエータ(図示略)等を起動して、加熱循環回路5を流れる湯水を強制的に冷却しながら排熱回収運転を実行しても良い。
次に、本発明の熱分配ユニット10の作用及び効果について説明する。
熱分配ユニット10は、上記の構成を備えたので、三方弁15を切り換えることで、外部熱源機ユニット2から回収した熱を内部通路14を介して第1,第2貯湯タンクユニット3,4に容易に分配することができる。
従って、加熱循環回路5の途中部に熱分配ユニット10を介装することで、外部熱源機ユニット2と第1,第2貯湯タンクユニット3,4との間の熱分配が実行可能となり、第1,第2貯湯タンクユニット3,4間に複雑な配管接続構造を設けずに熱融通が可能となるので、既存の貯湯タンクユニット3,4を利用することでコストが低減する。熱分配ユニット10は、ユニット状に構成されているので、加熱循環回路5に簡単に組み込むことができ、施工性が向上する。
また、内部通路14において第1,第2貯湯タンクユニット3,4からの通路部(タンク側往き内部通路部14a,14b)の合流部の下流側の熱源機側往き内部通路部14cに温度検出センサ16が設置され、三方弁15は、温度検出センサ16で検出された検出温度が予め設定された設定温度を超えた場合に切り換えられるので、内部通路14を流れる湯水温度に応じて蓄熱先(第1,第2貯湯タンク3a,4a)を適宜変更することで、外部熱源機ユニット2の熱を効率良く分配することができる。
次に、実施例1の排熱回収運転制御を部分的に変更した実施例2について説明する。尚、実施例1では、内部通路14を流れる湯水温度に応じて三方弁15の切換え制御を実行しているが、実施例2では、設定時間に応じて三方弁15の切換え制御を実行する。
ここで、熱分配用制御ユニット18により自動的に実行される、各種モードに基づく排熱回収運転制御について、図3のフローチャートに基づいて説明する。この排熱回収運転制御の制御プログラムは、熱分配用制御ユニット18に予め格納されている。尚、S1,S2,S5は、実施例1と同様であるので、説明は省略する。
前記実施例1のS3,S4に代えて、実施例2のS11では、第1設定時間経過したか否かを判定する。第1設定時間経過している場合、つまり、第1貯湯タンクユニット3の予測要求熱量や第1貯湯タンク3aの容量等に応じて予め設定された第1設定時間(例えば1時間)経過している場合、S11の判定がYesとなり、S5に移行し、S11の判定がNoのうちはS11を繰り返す。
前記実施例1のS6,S7に代えて、実施例2のS12では、第2設定時間経過したか否かを判定する。第2設定時間経過している場合、つまり、第2貯湯タンクユニット4の予測要求熱量や第2貯湯タンク4aの容量等に応じて予め設定された第2設定時間(例えば1.5時間)経過している場合、S12の判定がYesとなり、S2に戻り、S12の判定がNoのうちはS12を繰り返す。
このように、三方弁15は、1又は複数の設定時間が経過する毎に切り換えられるので、1又は複数の設定時間の経過に応じて蓄熱先(第1貯湯タンク3a又は第2貯湯タンク4a)を適宜変更することで、外部熱源機ユニット2の熱を効率良く分配することができる。尚、その他の構成、作用及び効果は、実施例1と同様であるので、これ以上の説明は省略する。
次に、実施例1の熱分配ユニット10を部分的に変更した実施例3について説明する。尚、実施例1では、切換弁手段として三方弁15を設置しているが、実施例3では、切換弁手段として1対の開閉弁21,22を設置している。
図4に示すように、熱分配ユニット10Aにおいて、実施例1の三方弁15に代えて1対の開閉弁21,22(切換弁手段に相当する)が設置されている。即ち、タンク側往き内部通路部14aに第1開閉弁21が設置され、タンク側往き内部通路部14bに第2開閉弁22が設置されている。内部通路14を流れる湯水温度に応じて又は設定時間に応じて、第1,第2開閉弁21,22により、熱源機側往き内部通路部14cがタンク側往き内部通路部14aとタンク側往き内部通路部14bの何れかに択一的に接続される。
この構造によれば、第1貯湯タンク3aの湯水を加熱循環回路5に循環させる場合には、第2開閉弁22を閉弁状態にしてタンク側往き内部通路部14bを閉止して、第1開閉弁21を開弁状態にしてタンク側往き内部通路部14aと熱源機側往き内部通路部14cとを接続して加熱循環回路5を循環状態にする。
また、第2貯湯タンク4aの湯水を加熱循環回路5に循環させる場合には、第1開閉弁21を閉弁状態にしてタンク側往き内部通路部14aを閉止して、第2開閉弁22を開弁状態にしてタンク側往き内部通路部14bと熱源機側往き内部通路部14cとを接続して加熱循環回路5を循環状態にする。尚、その他の構成、作用及び効果は、実施例1と同様であるので、これ以上の説明は省略する。
次に、実施例1の熱分配ユニット10を部分的に変更した実施例4について説明する。尚、実施例1の熱分配ユニット10は、1つの外部熱源機ユニット2に対応するように構成されているが、実施例4の熱分配ユニット10Bは、2組の外部熱源機ユニット2,20に対応するように構成されている。
図5に示すように、貯湯給湯システム1Bは、2世帯住宅や集合住宅等に対応したものであり、複数の外部熱源機ユニット2,20、各家庭や各住戸に対応して設置された複数の貯湯タンクユニット3,4、これら貯湯タンクユニット3,4と外部熱源機ユニット2とを接続する加熱循環回路5B等を備えている。
第1外部熱源機ユニット2としては、例えば、熱交換器2a、循環ポンプ6や制御ユニット19を備えた燃料電池発電装置が活用可能である。外部熱源機ユニット2のケース部材2Aには、加熱循環回路5Bの一部を構成する熱媒体の流入口7a及び流出口7bが設置されている。尚、燃料電池発電装置の構成は公知のものであるので、詳細な説明は省略する。
第2外部熱源機ユニット20としては、例えば、熱交換器22a、循環ポンプ26や制御ユニット29を備えたヒートポンプ式熱源機が活用可能である。外部熱源機ユニット20のケース部材20Aには、加熱循環回路5Bの一部を構成する熱媒体の流入口27a及び流出口27bが設置されている。尚、ヒートポンプ式熱源機の構成は公知のものであるので、詳細な説明は省略する。
次に、加熱循環回路5Bについて説明する。
図1に示すように、加熱循環回路5は、第1,第2貯湯タンクユニット3,4と第1,第2外部熱源機ユニット2,20との間に熱媒体(湯水)を循環させて第1,第2外部熱源機ユニット2,20によって発生した熱を利用して熱媒体(湯水)を加熱する閉回路であり、複数のタンク側往き通路5a,5b、複数の熱源機側往き通路5c,5g、複数の熱源機側戻り通路5d,5h、複数のタンク側戻り通路5e,5f、後述する加熱循環回路用熱分配ユニット10B等を有している。
第1,第2貯湯タンク3a,4aの下端部からタンク側往き通路5a,5bが夫々延びて加熱循環回路用熱分配ユニット10Bに接続され、加熱循環回路用熱分配ユニット10Bから複数の熱源機側往き通路5c,5gが夫々延びて第1,第2外部熱源機ユニット2,20の熱交換器2a,22aに夫々接続されている。
さらに、熱交換器2a,22aから熱源機側戻り通路5d,5hが夫々延びて加熱循環回路用熱分配ユニット10Bに接続され、加熱循環回路用熱分配ユニット10Bから複数のタンク側戻り通路5e,5fが延びて、第1,第2貯湯タンク3a,4aの上端部に夫々接続されている。外部熱源機ユニット2の内部の熱源機側往き通路5cに循環ポンプ6が設置され、外部熱源機ユニット20の内部の熱源機側往き通路5gに循環ポンプ26が設置されている。
次に、熱分配ユニット10Bについて説明する。
図1に示すように、熱分配ユニット10Bは、第1,第2外部熱源機ユニット2,20から回収した熱を第1,第2貯湯タンク3a,4aに分配可能に構成されたものであり、熱媒体を用いて第1,第2外部熱源機ユニット2,20から発生する熱を回収して第1,第2貯湯タンク3a,4aに蓄熱する加熱循環回路5の途中部に介装されている。
即ち、熱分配ユニット10Bは、箱状の本体ケース31と、この本体ケース31に設置され且つ第1,第2外部熱源機ユニット2,20の熱媒体の流入口7a,27a及び流出口7b,27bに接続される複数対の熱源機側接続口32a〜32dと、本体ケース31に設置され且つ第1,第2貯湯タンクユニット3,4の熱媒体の導出口8a,9a及び導入口8b,9bに接続される複数対のタンク側接続口33a〜33dと、本体ケース31の内部において複数対の熱源機側接続口32a〜32dと複数対のタンク側接続口33a〜33dとを連通する内部通路34と、複数対の熱源機側接続口32a〜32dのうちの少なくとも1対の熱源機側接続口32a,32c又は32b,32dと複数対のタンク側接続口33a〜33dのうちの少なくとも1対のタンク側接続口33a,33c又は33b,33dとを接続する為に内部通路34に組み込まれた第1,第2三方弁35,36(切換弁手段に相当する)とを備えている。
各接続口32a〜32d,33a〜33dは、本体ケース31の外周壁部に外側に突出状に夫々設置され、ユニオン継手又は急速着脱式継手の構造を備えている。各接続口32a〜32d,33a〜33dに対応する加熱循環回路5Bの各通路部5a〜5hの端部には、各接続口32a〜32d,33a〜33dの形状に対応した容易に取り外し可能な継手が夫々設けられている。各接続口32a〜32d,33a〜33dは、水抜き栓(図示略)を備えている。
内部通路34は、複数のタンク側往き内部通路部34a,34b、共通往き内部通路部34c、複数の熱源機側往き内部通路部34d,34e、複数の熱源機側戻り内部通路部34f,34g、共通戻り内部通路部34h、複数のタンク側戻り内部通路部34i,34jを有している。
タンク側往き通路5a,5bの下流端が夫々接続された1対の接続口33a,33bからタンク側往き内部通路部34a,34bが夫々延び、この下流端は合流され、この合流部から共通往き内部通路部34cが延び、この下流端から複数の熱源機側往き内部通路部34d,34eが分岐し、これらの下流端が、複数の熱源機側往き通路5c,5gの上流端が夫々接続された1対の接続口32a,32bに接続されている。
熱源機側戻り通路5d,5hの下流端が接続された1対の接続口32c,32dから熱源機側戻り内部通路部34f,34gが夫々延び、これらの下流端は合流され、この合流部から共通戻り内部通路部34hが延び、この下流端から複数のタンク側戻り内部通路部34i,34jが分岐し、これらの下流端が、タンク側戻り通路5e,5fの上流端が夫々接続された1対の接続口33c,33dに夫々接続されている。
熱分配ユニット10Bの組み付け時、加熱循環回路の各通路5a〜5hを各接続口32a〜32d,33a〜33dに接続することで、加熱循環回路5Bの途中部に熱分配ユニット10Bを容易に設置することができる。尚、内部通路34は、例えば、銅管からなるが、特に材質を限定する必要はない。
第1三方弁35は、複数のタンク側往き内部通路部34a,34bと共通往き内部通路部34cとの合流部に設置されている。第1三方弁35は、熱分配用制御ユニット18Bによって制御される。タンク側往き内部通路部34aの下流端が第1三方弁35(ポートA)に接続され、タンク側往き内部通路部34bの下流端が第1三方弁35(ポートB)に接続され、共通往き内部通路部34cの上流端が第1三方弁35(ポートC)に接続され、この第1三方弁35により共通往き内部通路部34cがタンク側往き内部通路部34aとタンク側往き内部通路部34bの何れかに択一的に接続される。
第1貯湯タンク3a内の湯水を加熱循環回路5Bに循環させる場合には、第1三方弁35を介してタンク側往き内部通路部34b側を閉止して加熱循環回路5を循環状態にする。つまり、第1三方弁35のポートA−ポートC間を開弁状態にして、タンク側往き内部通路部34aと共通往き内部通路部34cとを接続する。第2貯湯タンク4a内の湯水を加熱循環回路5に循環させる場合には、第1三方弁35を介してタンク側往き内部通路部34a側を閉止して加熱循環回路5Bを循環状態にする。つまり、第1三方弁35のポートB−ポートC間を開弁状態にして、タンク側往き内部通路部34bと共通往き内部通路部34cを接続する。
第2三方弁36は、共通往き内部通路部34cと複数の熱源機側往き内部通路部34d,34eの合流部に設置されている。第2三方弁36は、熱分配用制御ユニット18Bによって制御される。共通往き内部通路部34cの下流端が第2三方弁36(ポートD)に接続され、熱源機側往き内部通路部34dの上流端が第2三方弁36(ポートE)に接続され、熱源機側往き内部通路部34eの上流端が第2三方弁36(ポートF)に接続され、この第2三方弁36により共通往き内部通路部34cが熱源機側往き内部通路部34dと熱源機側往き内部通路部34eの何れかに択一的に接続される。
第1外部熱源機ユニット2へ湯水を循環させる場合には、第2三方弁36を介して熱源機側往き内部通路部34e側を閉止して加熱循環回路5Bを循環状態にする。つまり、第2三方弁36のポートD−ポートE間を開弁状態にして、共通往き内部通路部34cと熱源機側往き内部通路部34dとを接続する。第2外部熱源機ユニット20へ湯水を循環させる場合には、第2三方弁36を介して熱源機側往き内部通路部34d側を閉止して加熱循環回路5Bを循環状態にする。つまり、第2三方弁36のポートD−ポートF間を開弁状態にして、共通往き内部通路部34cと熱源機側往き内部通路部34dを接続する。
内部通路34において第1,第2貯湯タンクユニット3,4からの通路部の合流部の下流側に温度検出センサ16が設置されている。即ち、内部通路34の第1三方弁35の共通往き内部通路部34cに温度検出センサ16が設置されている。この温度検出センサ16は、サーミスタ等の公知の温度検出センサ16であり、第1,第2外部熱源機ユニット2,20に向かって共通往き内部通路部34cを流れる湯水の温度を検出可能である。
次に、熱分配用制御ユニット18Bについて説明する。
熱分配ユニット10Bは、熱分配用制御ユニット18Bによって制御される。熱分配用制御ユニット18Bは、第1,第2貯湯タンクユニット3,4の制御ユニット3d,4d及び第1,第2外部熱源機ユニット2,20の制御ユニット19,29と通信可能に構成されている。
温度検出センサ16の検出信号、第1,第2貯湯タンクユニット3,4の各々の蓄熱状況に基づく信号、第1,第2外部熱源機ユニット2,20の各々の運転状況に基づく信号が熱分配用制御ユニット18Bに送信され、この熱分配用制御ユニット18Bにより、内部通路14を流れる湯水温度に応じて、第1三方弁35の切換えを制御し、第1,第2外部熱源機ユニット2,20の各々の運転状況に応じて、第2三方弁36の切換えを制御し、各種モードに基づく湯水加熱運転(第1外部熱源機ユニット2の熱を利用して第1貯湯タンク3aの湯水又は第2貯湯タンク4aの湯水を加熱する湯水加熱運転、第2外部熱源機ユニット20の熱を利用して第1貯湯タンク3aの湯水又は第2貯湯タンク4aの湯水を加熱する湯水加熱運転等)を実行する。
次に、本発明の熱分配ユニット10Bの作用及び効果について説明する。
熱分配ユニット10Bは、上記の構成を備えたので、第1,第2三方弁35,36を切り換えることで、第1,第2外部熱源機ユニット2,20から回収した熱を内部通路34を介して第1,第2貯湯タンクユニット3,4に容易に分配することができる。
従って、加熱循環回路5Bの途中部に熱分配ユニット10Bを介装することで、第1,第2外部熱源機ユニット2,20と第1,第2貯湯タンクユニット3,4との間の熱分配が実行可能となり、第1,第2外部熱源機ユニット2,20間及び第1,第2貯湯タンクユニット3,4間に複雑な配管接続構造を設けずに熱融通が可能となるので、既存の第1,第2外部熱源機ユニット2,20や既存の貯湯タンクユニット3,4を利用することでコストが低減する。熱分配ユニット10Bは、ユニット状に構成されているので、加熱循環回路5Bに簡単に組み込むことができ、施工性が向上する。
また、第2三方弁36は、複数の外部熱源機ユニット2,20の各々の運転状況に応じて切り換えられるので、運転状況に応じて適宜湯水の加熱先を変更することで、複数の外部熱源機ユニット2,20の熱を効率良く回収することができる。例えば、日中においては、燃料電池発電装置である第1外部熱源機ユニット2によって湯水を加熱し、電力が安価な夜間においては、ヒートポンプ式熱源機である第2外部熱源機ユニット20によって湯水を加熱することができる。尚、その他の構成、作用及び効果は、実施例1と同様であるのでこれ以上の説明は省略する。
次に、実施例4の熱分配ユニット10Bを部分的に変更した実施例5について説明する。尚、実施例4では、切換弁手段として第1,第2三方弁35,36が設置されているが、実施例5では、切換弁手段として第1三方弁35のみが設置されている。
図6に示すように、熱分配ユニット10Cにおいて、実施例4の第2三方弁36が省略されて、第1三方弁35(切換弁手段に相当する)のみが設置されている。さらに、熱源機側往き通路5cに、第1外部熱源機ユニット2への湯水の流れを許容し且つその逆の流れを閉止する逆止弁41が設置され、熱源機側往き通路5gに第2外部熱源機ユニット20への湯水の流れを許容し且つその逆の流れを閉止する逆止弁42が設置されている。
この構造によれば、第1,第2外部熱源機ユニット2,20の循環ポンプ6,26の回転駆動に基づいて、熱分配ユニット10Cから第1,第2外部熱源機ユニット2,20へ湯水を自動的に循環させることができる。即ち、前記実施例4では、第2三方弁36の切換え制御を介して、第1,第2外部熱源機ユニット2,20のうちの一方に湯水を循環させて湯水の加熱を行っているが、この実施例5では、循環ポンプ6,26の回転駆動に基づいて、第1,第2外部熱源機ユニット2,20のうちの一方に又は両方に湯水を循環させて湯水の加熱を行うことができる。尚、その他の構成、作用及び効果は、実施例4と同様であるのでこれ以上の説明は省略する。
次に、前記実施例1〜5を部分的に変更した形態について説明する。
[1]前記実施例1,2の三方弁15は、タンク側往き内部通路部14aとタンク側往き内部通路部14bの合流部に設置され、前記実施例3の1対の開閉弁21,22は、タンク側往き内部通路部14a,14bに夫々設置されているが、特にこの構造に限定する必要はなく、前記実施例1の三方弁15をタンク側戻り内部通路部14eとタンク側戻り内部通路部14fの分岐部に設置しても良いし、上記の1対の開閉弁21,22をタンク側戻り内部通路部14e,14fに夫々設置しても良い。
また、前記実施例4,5の第1三方弁35においても同様であり、第1三方弁35をタンク側戻り内部通路部34iとタンク側戻り内部通路部34jの分岐部に設置しても良いし、前記実施例4,5の第2三方弁36を熱源機側戻り内部通路部34fと熱源機側戻り内部通路部34gの合流部に設置しても良い。さらに、前記実施例4,5の第1,第2三方弁35,36を、1対の開閉弁から夫々構成しても良い。
[2]前記実施例1〜3において、熱分配ユニット10,10Aは、2組の貯湯タンクユニット3,4に対応した構造であるが、これに限定する必要はなく、2以上の複数の貯湯タンクユニットに対応した構造であっても良い。この構造の場合、熱分配ユニットの接続口の数、内部通路の構造、切換弁手段の構造(例えば、切換弁のポート数や開閉弁の数)等が、貯湯タンクユニットの数に応じて適宜変更される。
また、前記実施例4,5において、熱分配ユニット10B,10Cは、2組の外部熱源機ユニット2,20及び2組の貯湯タンクユニット3,4に対応した構造であるが、これに限定する必要はなく、2以上の複数の外部熱源機ユニット及び2以上の複数の貯湯タンクユニットに対応した構造であっても良い。この構造の場合、熱分配ユニットの接続口の数、内部通路の構造、切換弁手段の構造(例えば、切換弁のポート数や開閉弁の数)等が、外部熱源機ユニットや貯湯タンクユニットの数に応じて適宜変更される。
[3]前記実施例1〜5において、第1,第2貯湯タンク3a,4a内の湯水を加熱循環回路5,5Bに直接循環させて排熱回収運転又は湯水加熱運転を実行しているが、これらに限定する必要はなく、加熱循環回路5,5Bに不凍液等の熱媒体を循環させ、この不凍液を利用して第1,第2貯湯タンク3a,4a内の湯水を間接的に加熱する構造であっても良い。
[4]前記実施例1〜5において、第1外部熱源機ユニット2として燃料電池発電装置について説明し、第2外部熱源機ユニット20としてヒートポンプ式熱源機について説明したが、これらに限定する必要はなく、第1,第2外部熱源機2,20として、燃料電池発電装置、ガスエンジン発電装置、ヒートポンプ式熱源機、太陽熱温水パネル等から採用しても良いし、これら以外にも種々の公知なものを採用可能である。尚、外部熱源機ユニット2,20がヒートポンプ式熱源機や太陽熱温水パネルの場合、循環ポンプを貯湯タンクユニット毎に設置しても良いし、これら循環ポンプの位置は適宜変更可能である。
[5]前記実施例4,5の熱分配ユニット10B,10Cにおいて、特にこれらの構造は限定する必要はなく、第1外部熱源機ユニット2と第1貯湯タンクユニット3とを接続した湯水加熱運転と第2外部熱源機ユニット20と第2貯湯タンクユニット4とを接続した湯水加熱運転との同時運転、又は、第1外部熱源機ユニット2と第2貯湯タンクユニット4とを接続した湯水加熱運転と第2外部熱源機ユニット20と第1貯湯タンクユニット3とを接続した湯水加熱運転との同時運転を実行可能にするために、熱分配ユニットをスプール式の方向切換弁と同様な構造に構成しても良い。
[6]その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。