説明

貯湯給湯システム

【課題】 主熱源部と補助熱源部とを組み合わせる場合に、特に補助熱源部等の機器類の耐久性を損なうことなく、しかも排熱による最大限の貯湯と、給湯要求への応答性の良い対応とを実現し得る貯湯給湯システムを提供する。
【解決手段】 貯湯タンク7の湯水又は給水を貯湯用及び給湯用の熱交換器6a,6bで熱交換加熱するために、熱媒循環回路2から循環供給される熱媒を利用する。ガスエンジンの冷却水排熱を主熱源とする熱媒を主熱源部3から貯湯用熱交換器6aに循環供給して排熱回収により貯湯し、貯湯用熱交換器6aを通過後の熱媒を補助熱源部4で補助加熱した上で給湯用熱交換器6bに供給して給湯用の熱交換加熱を急速に行う。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、外部熱源の排熱や自然エネルギーの太陽熱を主熱源にした熱回収によって貯湯等を行い、貯湯した湯を給湯に用いるための貯湯給湯システムに関し、特に貯湯のために主熱源を最大限に活用し得るようにした技術に係る。
【背景技術】
【0002】
従来、貯湯給湯システムとして、外部熱源の排熱を利用して加熱した湯を貯湯タンクに貯湯する一方、排熱からの熱回収では不足する場合、つまり貯湯温度が低い場合にはその湯を補助熱源部によりさらに加熱した上で給湯するものが知られている。例えば特許文献1では、発電機のエンジン冷却水の排熱と熱交換させて貯湯し、給湯にあたり貯湯タンク内の貯湯温度が低い場合には別途ボイラーを起動させて不足分の熱量補充により昇温させるようにしている。又、特許文献2,3又は4では、同様に発電機のエンジン冷却水の排熱と熱交換させて貯湯し、給湯にあたり貯湯タンク内の貯湯温度が低い場合には補助熱源部を燃焼駆動させてさらに加熱するようにしている。特許文献1ではボイラーを補助熱源部として用い、特許文献2,3又は4では燃焼部と、燃焼部からの燃焼熱により熱交換加熱する熱交換器との組み合わせを補助熱源部として用いており、いずれの場合も補助熱源部を貯湯タンクと接続された給湯回路上に配置している。
【0003】
【特許文献1】特開2002−277053号公報
【特許文献2】特開2002−364917号公報
【特許文献3】特開2002−364918号公報
【特許文献4】特開2003−21392号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところが、上記従来の貯湯給湯システムにおいては、特に補助熱源部の耐久性や機能性が早期に損なわれるおそれがあり、メンテナンスや補助熱源部の早期の交換等の不都合を招いたりシステム全体としての不都合を招いたりするおそれがある。すなわち、補助熱源部は給水源からの給水圧が作用している貯湯タンク内の貯湯や、給水源からの給水自体を熱交換加熱するようになっているため、補助熱源部にもその給水圧が作用し続けることになる上に、熱交換器等を構成する銅管の内壁面が給水(つまり水道水)に含まれる消毒剤等の影響下に常に晒され続けることになる。その上に、特許文献2,3又は4の貯湯給湯システムでは、貯湯タンク内の貯湯自体を暖房回路や風呂追い焚きの加熱用熱源としても利用するように構成されているため、貯湯をより加熱して加熱用熱源にするために補助熱源部を燃焼作動させる頻度がより高くなって耐久性が早期に損なわれる事態を招いている。加えて、暖房回路や風呂追い焚き回路等の付設によりシステムの複雑化を招き、より多くのかつ高級な構成部品を必要とする傾向にある。
【0005】
ここで、以上の不都合の解消のために、補助熱源部を貯湯タンク内の湯水や給水を補助加熱する用途に使用するのではなく、主熱源部からの熱媒を補助加熱するという用途に使用するようにすることが考えられるが、このようにした場合には、給湯要求に応答性良く対応し得る一方、主熱源部からの排熱等を最大限に活用し得る工夫がさらに必要になると考えられる。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、主熱源部と補助熱源部とを組み合わせる場合に、特に補助熱源部等の機器類の耐久性を損なうことなく良好に機能を維持し得るようにしつつも、給湯要求に応答性良く対応し得る一方、主熱源部からの排熱等を最大限に活用し得るようにした貯湯給湯システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明では、貯湯給湯システムを対象にして、貯湯タンク内の湯水を貯湯用に熱交換加熱する貯湯用熱交換器及び給水を給湯用に熱交換加熱する給湯用熱交換器を共に備えた貯湯/給湯回路と、この貯湯/給湯回路の貯湯用熱交換器及び給湯用熱交換器に対し熱交換加熱のための熱源として熱媒を循環供給する熱源循環回路とを備えたものとする。そして、上記熱源循環回路として、外部熱源の排熱を熱源とする熱媒を上記貯湯用熱交換器に供給可能な主熱源部と、この主熱源部からの熱媒をさらに補助加熱した上で上記給湯用熱交換器に供給可能な補助熱源部とを備えたものとした。
【0008】
又、請求項2に係る発明では、貯湯給湯システムを対象にして、貯湯タンク内の湯水を貯湯用に熱交換加熱する貯湯用熱交換器及び給水を給湯用に熱交換加熱する給湯用熱交換器を共に備えた貯湯/給湯回路と、この貯湯/給湯回路の貯湯用熱交換器及び給湯用熱交換器に対し熱交換加熱のための熱源として熱媒を循環供給する熱源循環回路とを備えたものとする。そして、上記熱源循環回路として、太陽熱を熱源とする熱媒を上記貯湯用熱交換器に供給可能な主熱源部と、この主熱源部からの熱媒をさらに補助加熱した上で上記給湯用熱交換器に供給可能な補助熱源部とを備えたものとした。
【0009】
これら請求項1又は請求項2に係る発明の場合、補助熱源部を、従来の如く貯湯/給湯回路の側に介装させるのではなくて、熱源循環回路の側に介装させて熱媒を加熱するようにしているため、補助熱源部の耐久性や機能性の向上を図ることが可能となる。すなわち、従来の場合であると補助熱源部に対し給水圧(水道圧)が作用することに起因する耐久性悪化等の不都合発生のおそれがあったものの、それを確実に回避させることが可能となる。又、補助熱源部の内壁に接触する熱媒は、従来の如く水道水ではないため、それに含有する成分に起因して劣化が進展するおそれがなく、耐久性の向上を図ることが可能となる。その上に、その熱媒に対し防錆剤等の添加剤を添加することが可能となるため、補助熱源部の耐久性向上や長期に亘る機能性維持を確実に図ることが可能となる。さらに、主熱源部の排熱又は太陽熱の熱回収によって貯湯用熱交換器が熱交換加熱されて貯湯される一方、給湯用熱交換器には補助熱源部により補助加熱された熱媒が供給可能となるため、貯湯タンク内の貯湯に依存することなく給湯要求に対し応答性良く対応し得ることとなる。
【0010】
上記発明をより具体的な構成として特定したものとして、上記熱源循環回路として、上流側の主熱源部から下流側にかけて貯湯用熱交換器、補助熱源部、及び、給湯用熱交換器をこの順に介装させるようにすることができる(請求項3)。このようにすることにより、貯湯用熱交換器では主熱源部からの排熱又は太陽熱を最大限熱回収して貯湯タンク内に貯湯(蓄熱)し得る一方、給湯用熱交換器には上流側位置の補助熱源部でさらに補助加熱した熱媒の供給が可能となるため、貯湯タンク内の貯湯の温度が低い場合であっても給湯要求に対し応答性良く対応することが可能になる。
【0011】
上記発明における熱源循環回路として、上記主熱源部及び補助熱源部の内の少なくともいずれか一方をバイパスするバイパス路と、このバイパス路に対し熱媒の循環流路を切換える切換手段とを備えたものとすることができる(請求項4)。このようにすることにより、例えば補助熱源部をバイパスさせることで主熱源部の排熱又は太陽熱を非加熱状態の補助熱源部で無駄に放熱させることなく貯湯等のために熱回収させることが可能となったり、あるいは、例えば主熱源部をバイパスさせることで補助熱源部を作動させた場合に熱媒が得る熱を非作動状態の主熱源部で無駄に放熱させることなく貯湯等のために熱回収させることが可能となったりする。
【0012】
又、被加熱対象を熱交換加熱する熱負荷用熱交換器を備えた第1の熱負荷運転用循環回路をさらに備えることとし、上記熱源循環回路として、熱媒を上記第1の熱負荷運転用循環回路の熱負荷用熱交換器に対し熱交換加熱用の熱源として循環供給する構成とすることができる(請求項5)。このようにすることにより、熱源循環回路の熱媒の排熱又は太陽熱を利用して第1の熱負荷運転用循環回路の被加熱対象をも容易に加熱させることが可能になる。
【0013】
熱源を放熱させる熱負荷用熱交換器を備えた第2の熱負荷運転用循環回路をさらに備えることとし、上記熱源循環回路として、熱媒を上記第2の熱負荷運転用循環回路の熱負荷用熱交換器に対し放熱熱源として循環供給する構成とすることができる(請求項6)。このようにすることにより、熱源循環回路の循環熱媒のそれ自体を第2の熱負荷運転用循環回路の熱負荷用熱交換器での暖房熱源として循環供給し得ることになり、互いに独立させて熱源循環回路の熱媒との熱交換により加熱させる場合に比べ、第2の熱負荷運転用循環回路の例えば膨張タンク等の構成部品を省略することが可能になる。
【0014】
上記貯湯/給湯回路として、上記貯湯用熱交換器に対し熱交換加熱のために湯水を循環供給する際に上記貯湯タンクをバイパスする貯湯タンクバイパス路と、上記貯湯用熱交換器との間に循環させる湯水の上記貯湯タンク側への戻り流量及び上記貯湯タンクバイパス路へのバイパス流量との流量分配を行う分配・切換手段とを備えたものとすることができる(請求項7)。このようにすることにより、貯湯タンク内への貯湯に際しその貯湯温度を容易にかつ確実に目標貯湯温度に調整し得ることになる。
【0015】
さらに、上記貯湯/給湯回路として、上記貯湯タンク又は給湯用熱交換器からの給湯路と、給水源からの給水路と、給湯路の湯と給水路の水とを混合して温度調整する湯水混合手段とを備えたものとすることができる(請求項8)。このようにすることにより、確実に設定温度に調整された湯を給湯させることが可能になる。
【発明の効果】
【0016】
以上、説明したように、請求項1〜請求項8のいずれかの貯湯給湯システムによれば、補助熱源部を熱源循環回路の側に介装させて補助熱源部により熱媒を加熱するようにしているため、給水圧の作用や水道水に含まれる成分に晒され続けることを回避することができ、これにより、補助熱源部の耐久性を損なうことなく機能性の良好な維持を図ることができるようになる。しかも、加熱対象の熱媒に対し防錆剤等の添加剤を添加することが可能となるため、補助熱源部の耐久性向上や長期に亘る機能性維持を確実に図ることができるようになる。その上に、主熱源部の排熱又は太陽熱の熱回収に基づき貯湯用熱交換器での貯湯蓄熱を有効に行うことができる一方、給湯用熱交換器には補助熱源部により補助加熱された熱媒を供給することができるため、貯湯タンク内の貯湯温度に依存することなく給湯要求に対し応答性良く対応することができるようになる。
【0017】
特に請求項3によれば、貯湯用熱交換器では主熱源部からの排熱又は太陽熱を最大限熱回収して貯湯タンク内に貯湯(蓄熱)することができるようになる一方、給湯用熱交換器には上流側位置の補助熱源部でさらに補助加熱した熱媒を供給することができるため、貯湯タンク内の貯湯の温度が低い場合であっても給湯要求に対し応答性良く対応することができるようになる。
【0018】
請求項4によれば、補助熱源部をバイパスさせることで主熱源部からの排熱又は太陽熱の無駄な放熱を防止したり、主熱源部をバイパスさせることで補助熱源部により得られる熱の無駄な放熱を防止したりして効率良く熱回収を図ることができるようになる。
【0019】
請求項5によれば、熱源循環回路の熱媒の排熱等を利用して第1の熱負荷運転用循環回路の被加熱対象をも容易に加熱させることができるようになる。
【0020】
請求項6によれば、熱源循環回路の循環熱媒のそれ自体を第2の熱負荷運転用循環回路の熱負荷用熱交換器での暖房熱源として循環供給することができ、互いに独立させて熱源循環回路の熱媒との熱交換により加熱させる場合に比べ、第2の熱負荷運転用循環回路の例えば膨張タンク等の構成部品を省略することができるようになる。
【0021】
又、請求項7によれば、貯湯タンク内への貯湯に際しその貯湯温度を容易にかつ確実に目標貯湯温度に調整することができるようになる。
【0022】
さらに、請求項8によれば、確実に設定温度に調整された湯を給湯させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0024】
<第1実施形態>
図1は本発明の第1実施形態に係る貯湯給湯システムを示す。同図中の符号2は熱媒循環回路であって、この熱媒循環回路2は主熱源部3に加えて補助熱源部4をも併設したものである。符号5は貯湯/給湯回路であり、この貯湯/給湯回路5は貯湯用熱交換器6aにおいて主熱源部3からの熱媒によって貯湯タンク7内の湯水を熱交換加熱して貯湯タンク7に貯湯したり、あるいは、給湯用熱交換器6bにおいて補助熱源部4により補助加熱された熱媒によって給水を熱交換加熱して給湯したりし得るようになっている。又、符号8は熱媒循環回路2の熱媒により被加熱対象である浴湯が熱交換加熱される第1の熱負荷運転用循環回路としての風呂追い焚き回路であり、符号9は熱媒循環回路2の熱媒そのものを暖房熱源とする第2の熱負荷運転用循環回路としての暖房回路である。
【0025】
熱媒循環回路2について説明すると、主熱源部3は発電機に付設されたガスエンジンを外部排熱源とするものであり、ガスエンジンの冷却水が有する排熱を貯湯などのための主な熱源として利用するものである。従って、エンジン冷却水が主熱源部3の熱源用の熱媒として循環されることになる。一方、補助熱源部4は、バックアップ熱源(Back Up熱源;BU熱源)ともいわれ、燃料(ガス等の気体燃料又は石油等の液体燃料)を燃焼させる燃焼部41と、この燃焼部による燃焼加熱で内部を流れる流体を熱交換加熱する熱交換器42とを備えて構成されたものである。この補助熱源部4は加熱が必要なときにはその作動により主熱源部3に比してレスポンス良く急速加熱が可能であることから、急速加熱型熱源ともいわれる。これに対し、主熱源部3は外部排熱源の排熱を取り出す必要があることから、加熱が必要なときであってもそのレスポンスは補助熱源部4に比して緩やかなものとなり、この点で緩速加熱型熱源ともいわれる。
【0026】
そして、熱媒循環回路2は、主熱源部3からの熱媒がまず貯湯用熱交換器6aに供給され、次に、補助熱源部4を経た上で給湯用熱交換器6bに供給されるようになっており、給湯用熱交換器6bを通過した後の熱媒が風呂追い焚き用熱交換器81、膨張タンク21、循環ポンプ22、及び、流量センサ23を経て主熱源部3に戻されるようになっている。そして、主熱源部3の戻り側と往き側との間には主熱源部バイパス路24が接続され、流量調整機能付きの切換手段である分配・切換弁241の切換えにより例えば主熱源部3のガスエンジンが作動停止中等の期間には膨張タンク21からの熱媒を主熱源部3には通過させないで(バイパスさせて)、貯湯用熱交換器6aや補助熱源部4に直接に循環供給し得るようになっている。加えて、補助熱源部4の上流側位置と給湯用熱交換器6bの下流側位置とを補助熱源部バイパス路25で接続して、流量調整機能付きの切換手段である分配・切換弁251の切換えにより例えば主熱源部3の排熱のみによって貯湯させる場合に主熱源部3からの熱媒を補助熱源部4や給湯用熱交換器6bには通過させないで(バイパスさせて)、貯湯用熱交換器6aに対し直接に循環供給し得るようになっている。上記の主熱源部バイパス路24や、補助熱源部バイパス路25は、バイパスさせることにより、無駄な放熱を抑制したり、高温熱媒による供給への熱的悪影響を防止したりすることを目的に設置したものである。すなわち、後述の運転制御においても説明しているように、主熱源部3であるガスエンジンが非作動状態のときには排熱生成(排熱動作)も停止しているため、このような主熱源部3に熱媒を循環させると、その時点で熱媒が有している熱が主熱源部3通過時に無駄に放熱されてしまうことになる。この事情は例えば補助熱源部4を加熱作動しているときにも同様に発生する。つまり、補助熱源部4の加熱作動により熱媒を補助加熱したにも拘わらず、その熱媒を排熱動作停止中の主熱源部3に通すと、その熱が無駄に放熱されてしまうことになる。これらのような場合に、主熱源部バイパス路24の側へ流路切換することにより、上記の如き無駄な放熱を抑制することができるようになる。その一方、補助熱源部4を加熱作動しているときには、この補助加熱によって熱媒はかなりの高温になる場合があり、このような高温の熱媒を主熱源部3に通過させると、熱的な悪影響を主熱源部3に及ぼすおそれがある。このような場合に対しても、主熱源部バイパス路24の側へ流路切換することにより、上記の熱的悪影響が及ぶことを防止することができるようになる。
【0027】
又、給湯用熱交換器6bの下流側であって、風呂追い焚き用熱交換器81の上流側位置から暖房往き路91が分岐され、この暖房往き路91を通して熱媒が暖房端末92に供給可能となっている。暖房端末92で放熱された後の熱媒は、暖房戻り路93を通して、風呂追い焚き用熱交換器81と膨張タンク21との間であって膨張タンク21の上流側位置に戻される。この合流点に分配・切換弁94が介装されており、この分配・切換弁94の切換作動により熱媒を風呂追い焚き用熱交換器81に供給するか、暖房端末92に供給するかの切換えが行われるようになっている。加えて、分配・切換弁94を熱媒が風呂追い焚き用熱交換器81にのみ供給されるように切換えることで、熱媒を暖房回路9には通過させずに暖房回路9をバイパスさせる役割をも兼ねるようにしている。
【0028】
さらに、循環ポンプ22は吐出流量を可変とし得るDCポンプにより構成され、この循環ポンプ22に流量センサ23を組み合わせることで、熱媒の循環流量を調整し得るようにしている。なお、この組み合わせ以外にも、吐出流量が固定の循環ポンプであっても、これに流量調整弁を組み合わせることで熱媒の循環流量を調整し得るようにすることができる。
【0029】
貯湯/給湯回路5は貯湯タンク7を挟んで給湯回路部51と、貯湯回路部52とが並列に配置されて回路構成されたものである。すなわち、給湯回路部51は、図外の給水源(例えば水道管)に接続されて貯湯タンク7の底部まで給水する給水路511と、貯湯タンク7の頂部から貯湯を出湯させて給湯する給湯路512と、給水路511から分岐して給湯路512の途中に介装された湯水混合手段としての湯水混合弁513に対し混水のために給水する混水路514とを備えて構成されたものである。この湯水混合弁513により貯湯又は加熱湯水と給水とを混合して所定の給湯温度に調整した上で給湯し得るようになっている。そして、給湯路512には給湯流量を調整するための流量調整弁515が介装され、又、湯水混合弁513の上流側と混水路514との間には高温出湯防止回路516が接続されている。そして、上記貯湯タンク7の頂部から湯水混合弁513までの間の給湯路512に給湯用熱交換器6bが介装され、貯湯タンク7内の湯水温度が低く給湯要求の設定給湯温度を確保できない場合に給湯用熱交換器6bにおいて補助加熱された熱媒によってさらに熱交換加熱して高温化させることにより設定給湯温度での給湯を可能とするようになっている。なお、給湯用熱交換器6bにおいては、図1には図示の簡略化の関係から熱媒循環回路2の熱媒の流れ方向と、給湯回路部51(給湯路512)の湯水の流れ方向とが互いに同じ方向に図示しているが、実際の配管構成は両者の流れが対向流になるようにされている。
【0030】
一方、貯湯回路部52は、循環ポンプ521と、この循環ポンプ521の作動により貯湯タンク7の底部から取り出した低温の湯水を貯湯用熱交換器6aに供給し、通過後の湯水を貯湯タンク7に対し頂部から戻す貯湯循環路522と、分配・切換手段としての分配・切換弁523の切換えにより貯湯タンク7をバイパスさせて貯湯用熱交換器6aに循環させる貯湯タンクバイパス路524とを備えて構成されている。上記分配・切換弁523は、流路の切換のみならず、貯湯タンク7内に流入する湯水の温度が目標貯湯温度になるように、貯湯用熱交換器6aを通過して熱交換加熱後の湯水の貯湯タンク7への戻り循環流量と、貯湯タンクバイパス路524へのバイパス流量との流量分配調整を行うようになっている。上記の循環ポンプ521もDCポンプにより構成され、図示省略の流量センサとの組み合わせにより貯湯用熱交換器6aに通過させる循環流量を調整し得るようになっている。もちろん、上述と同様に、吐出流量固定のポンプと流量調整弁との組み合わせを適用してもよい。
【0031】
そして、風呂追い焚き回路8は、風呂追い焚き用熱交換器81と、循環ポンプ82と、循環ポンプ82の作動により風呂追い焚き用熱交換器81に対し浴槽83内の湯水を追い焚き加熱のために戻す風呂戻り路84と、風呂追い焚き用熱交換器81で追い焚き加熱された後の湯水を浴槽83に供給する風呂往き路85とを備えて構成されている。又、給湯路512と、上記の風呂戻り路84又は風呂往き路85のいずれか(図例では風呂戻り路84)との間に注湯路86が接続され、注湯弁861の開作動により給湯路512から浴槽83に対し注湯し得るようになっている。
【0032】
次に、以上の貯湯給湯システムの各種運転制御について説明する。まず、貯湯制御として2種類のモードを有している。第1の貯湯モードは、主熱源部3の排熱のみを利用するものであり、循環ポンプ521を作動させて貯湯用熱交換器6aに貯湯タンク7内の湯水を循環させる一方、循環ポンプ22を作動させて主熱源部3からの熱媒を循環させる。この際、分配・切換弁251を補助熱源部バイパス路25の側に連通させるように切換え、貯湯用熱交換器6aに対し補助熱源部4及び給湯用熱交換器6bをバイパスさせて熱媒の供給を行い、熱媒の有する排熱のみで貯湯用熱交換器6aでの熱交換加熱を行う。又、分配・切換弁523の分配調整によって、貯湯タンク7内に流入する湯水の温度が目標貯湯温度になるように熱交換加熱後の湯水の貯湯タンク7への戻り循環量と、貯湯タンクバイパス路524へのバイパス量との流量分配を行う。第2の貯湯モードは補助熱源部4の熱を利用して貯湯するものである。この場合は、補助熱源部バイパス路25の側を閉鎖して補助熱源部4を燃焼作動させると共に、分配・切換弁241を主熱源部バイパス路24の側に連通させるように切換えて主熱源部3をバイパスさせるようにする。そして、循環ポンプ521の循環流量設定と、補助熱源部4の加熱能力調整とによって目標貯湯温度になるように調整する。熱媒を主熱源部バイパス路24に通過させて主熱源部3をバイパスさせることで、補助熱源部4で急速加熱した熱媒の排熱動作停止中にある主熱源部3における放熱抑制と、その急速加熱した熱媒による機器の損傷防止を図るようにしている。
【0033】
給湯制御について説明すると、給湯制御も2種類のモードを有している。すなわち、第1の給湯モードは貯湯タンク7内に高温水が貯湯されている場合に、換言すれば十分な蓄熱量を有している場合に、この貯湯タンク7内から給湯するものである。この場合には、給湯路512の下流端の図外の給湯栓が開かれて給水路511からの給水が貯湯タンク7の底部に供給されると、この供給により頂部から高温水が湯水混合弁513の側に出湯され、この湯水混合弁513において混水路514からの水と混水された後に、給湯路512を通して給湯されることになる。この際、湯水混合弁513での混合比を調整制御することで所定の給湯温度になるように温度調整される。
【0034】
第2の給湯モードは、貯湯タンク7内の貯湯温度が低い場合に、換言すれば蓄熱量が少ない場合に、補助熱源部4を燃焼作動させて給水路511からの給水を貯湯用熱交換器6a及び給湯用熱交換器6bの双方に流しつつダブルで熱交換加熱しながら給湯させるものである。すなわち、補助熱源部4の燃焼作動等を上記の貯湯制御の第2モードと同様に行い、補助熱源部4により急速加熱された熱媒によって熱交換加熱された湯水を湯水混合弁513において温度調整した上で給湯させる。この際、低温の貯湯タンク7内の湯水との混合により湯水混合弁513の上流側において予め温度調整することも可能である。
【0035】
暖房制御は、暖房回路9の側で必要とされる熱量(温度)に応じて排熱単独加熱とするか、補助熱源単独加熱とするか、排熱・補助熱源同時併用とするかのいずれかが選択される。排熱単独の場合には、分配・切換弁94を暖房側に連通するように切換えた上で循環ポンプ22を作動させる。この際、少しでも放熱抑制を図って排熱の有効利用を行うために分配・切換弁251をバイパス側に切換えて熱媒を補助熱源部バイパス路25に通過させるようにする。補助熱源単独加熱の場合には、補助熱源部4を燃焼作動させて熱媒を急速加熱させて暖房端末92に循環供給させる。この場合、放熱抑制のために分配・切換弁241をバイパス側に切換えて熱媒が排熱動作停止中の主熱源部3を通過しないようにする。排熱・補助熱源同時併用の場合には、補助熱源単独加熱の場合の制御において熱媒を主熱源部3にも通過させるようにすればよいが、熱媒温度が高くなり過ぎて主熱源部3の機器に悪影響が及ぶおそれがあるときには分配・切換弁241をバイパス側に適宜切換えて熱媒が主熱源部3を通過しないようにすればよい。
【0036】
風呂追い焚き制御は、暖房制御とは逆に、分配・切換弁94を暖房側が遮断されるように切換えた上で循環ポンプ22を作動させる。この場合は、補助熱源加熱にして、急速加熱された熱媒を風呂追い焚き用熱交換器81に循環供給する。そして、放熱抑制のために分配・切換弁241をバイパス側に切換えて熱媒が排熱動作停止中の主熱源部3を通過しないようにする。
【0037】
以上の給湯制御と、暖房制御とは同時に実行させるようにしてもよいし、又、分配・切換弁94の分配流量の調整設定により、暖房制御と風呂追い焚き制御とを同時に行うことも可能である。さらに、この暖房制御及び風呂追い焚き制御に加えて給湯制御をも同時に実行させることも可能である。
【0038】
以上の貯湯給湯システムの場合、補助熱源部4を、貯湯/給湯回路5の側に介装させるのではなくて、熱源循環回路2の側に介装させるようにしたため、補助熱源部4の耐久性や機能性の向上を図ることができるようになる。すなわち、給水路511からの給水圧(水道圧)が作用することを回避させることができ、従来の如く貯湯/給湯回路の側に介装させた場合に内部に作用する給水圧に起因する耐久性悪化等の不都合発生のおそれはない。又、熱源循環回路2内の熱媒(エンジン冷却水)として、クーラントやオイルの他に単なる水(水道水)を用いることも可能であるが、単なる水を熱媒として用いた場合であっても、当初は含まれていた酸化剤や析出の可能性のある無機質は一度消費されると補給されることはないため、新たな給水が順次供給される貯湯/給湯回路5の側に介装させる場合と比べれば、劣化が進展するおそれはなく耐久性の向上を図ることができる。その上に内部に通過するのは熱媒であって給湯に供されるものではないため、その熱媒に対し防錆剤等の添加剤を添加することができるようになり、このような観点からも補助熱源部4の耐久性向上や長期に亘る機能性維持を確実に図ることができるようになる。
【0039】
さらに、貯湯用熱交換器6aでは主熱源部3からの排熱の熱回収に基づき貯湯蓄熱を有効に行うことができる一方、給湯用熱交換器6bには補助熱源部4により補助加熱された熱媒を供給することができるため、貯湯温度が低いときでも即座に所定の高温の湯に加熱して給湯要求の設定給湯温度での給湯を行うことができるようなる。これにより、貯湯タンク7内の貯湯温度に依存することなく給湯要求に対し応答性良く対応することができるようになる。
【0040】
又、従来のものでは貯湯/給湯回路に備えられた補助熱源部によって風呂追い焚き回路や暖房回路を加熱する構成としていたため、その貯湯/給湯回路の水を熱源媒体として循環供給するために貯湯/給湯回路側での循環ポンプの駆動が頻繁に必要となっていたのに対し、本実施形態では熱源循環回路2内の熱媒により加熱するようにしているため、暖房制御又は風呂追い焚き制御において貯湯/給湯回路5の循環ポンプ521を駆動させる必要がなく、その作動頻度を大幅に低減させることができる。これにより、機能部品である循環ポンプ521の耐久性向上を図ることができる。さらに、暖房回路9の熱源として熱源循環回路2に循環される熱媒を用いているため、暖房回路を別の閉回路に構成する場合に暖房回路側にも必要となる膨張タンクを削減して、1つの膨張タンク21で済ますことができるようになる。これにより、構成部品数の減少化を図ることができる。
【0041】
<第2実施形態>
図2は本発明の第2実施形態に係る貯湯給湯システムを示す。この第2実施形態は、主熱源部3aとして太陽熱集熱器を用いて自然エネルギーである太陽熱を利用して貯湯/給湯のための加熱、あるいは、風呂追い焚き又は暖房を行う点でのみ、主熱源部3として排熱を用いる第1実施形態と異なるものである。これ以外の構成は、第1実施形態と同様であるため、同様構成に第1実施形態と同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【0042】
この第2実施形態においても、主熱源部3aと貯湯用熱交換器6a及び給湯用熱交換器6bとの間に循環させる熱媒は熱源循環回路2という閉回路内を循環され続けるものであるため、第1実施形態で説明したと同様の理由で、補助熱源部4の耐久性向上・機能性維持を図ることができる他、第1実施形態と同じ作用効果を得ることができることになる。
【0043】
<第3実施形態>
図3は本発明の第3実施形態に係る貯湯給湯システムを示す。この第3実施形態は、暖房回路9aが高温用暖房端末92と低温用暖房端末96との高低2温度の暖房用熱源で動作するものを備え、暖房用熱源として低温のものと高温のものとの2温度の熱媒が循環供給可能となっている点で、主として第1実施形態と異なるものである。これ以外の構成は、第1実施形態と同様であるため、同様構成に第1実施形態と同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【0044】
すなわち、第3実施形態では、第1暖房往き路91の途中と、貯湯用熱交換器6a及び補助熱源部4の中間位置とを接続路910で接続し、この分岐路910を開閉切換可能とする一方、貯湯用熱交換器6aを通過した後の熱媒を第2暖房往き路95を通して低温用暖房端末96に供給し得るようにしている。
【0045】
以上の第3実施形態では、暖房回路9aが高温用暖房端末92と低温用暖房端末96との高低2温度の暖房用熱源で動作するものを備えている場合であっても本発明を適用することができ、第1実施形態によって得られる作用効果を全て同様に得ることができる。
【0046】
<他の実施形態>
なお、本発明は上記第1〜第3の各実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記第2実施形態の太陽熱を主熱源として利用するものに対し、第3実施形態で示した2温度の暖房回路9aを適用することもできる。又、第1実施形態又は第3実施形態で排熱を主熱源として用いる場合に、その主熱源部3としてガスエンジン(エンジン冷却水)の他に、燃料電池(冷却水)を用いることができる。さらに、第1〜第3の各実施形態における補助熱源部4としては、燃焼部41と熱交換器42とを備えた単機能給湯器以外に、例えばボイラー等を用いることもできる。加えて、第1〜第3の各実施形態において、主熱源部バイパス路24と、補助熱源部バイパス路25とはいずれか一方だけ備えるようにしてもよく、いずれか一方だけであっても無駄な放熱を防止してより効率の良い熱回収を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】本発明の第1実施形態を示す模式図である。
【図2】本発明の第2実施形態を示す模式図である。
【図3】本発明の第3実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
【0048】
2 熱源循環回路
3,3a 主熱源部
4 補助熱源部
5 貯湯/給湯回路
6a 貯湯用熱交換器
6b 給湯用熱交換器
8 風呂追い焚き回路(第1の熱負荷運転用循環回路)
9,9a 暖房回路(第2の熱負荷運転用循環回路)
24 主熱源部バイパス路
25 補助熱源部バイパス路
241 分配・切換弁(切換手段)
251 分配・切換弁(切換手段)
513 湯水混合弁(湯水混合手段)
523 分配・切換弁(分配・切換手段)
524 貯湯タンクバイパス路

【特許請求の範囲】
【請求項1】
貯湯タンク内の湯水を貯湯用に熱交換加熱する貯湯用熱交換器及び給水を給湯用に熱交換加熱する給湯用熱交換器を共に備えた貯湯/給湯回路と、この貯湯/給湯回路の貯湯用熱交換器及び給湯用熱交換器に対し熱交換加熱のための熱源として熱媒を循環供給する熱源循環回路とを備え、
上記熱源循環回路は、外部熱源の排熱を熱源とする熱媒を上記貯湯用熱交換器に供給可能な主熱源部と、この主熱源部からの熱媒をさらに補助加熱した上で上記給湯用熱交換器に供給可能な補助熱源部とを備えている
ことを特徴とする貯湯給湯システム。
【請求項2】
貯湯タンク内の湯水を貯湯用に熱交換加熱する貯湯用熱交換器及び給水を給湯用に熱交換加熱する給湯用熱交換器を共に備えた貯湯/給湯回路と、この貯湯/給湯回路の貯湯用熱交換器及び給湯用熱交換器に対し熱交換加熱のための熱源として熱媒を循環供給する熱源循環回路とを備え、
上記熱源循環回路は、太陽熱を熱源とする熱媒を上記貯湯用熱交換器に供給可能な主熱源部と、この主熱源部からの熱媒をさらに補助加熱した上で上記給湯用熱交換器に供給可能な補助熱源部とを備えている
ことを特徴とする貯湯給湯システム。
【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載の貯湯給湯システムであって、
上記熱源循環回路は、上流側の主熱源部から下流側にかけて貯湯用熱交換器、補助熱源部、及び、給湯用熱交換器がこの順に介装されている、貯湯給湯システム。
【請求項4】
請求項1〜請求項3のいずれかに記載の貯湯給湯システムであって、
上記熱源循環回路は、上記主熱源部及び補助熱源部の内の少なくともいずれか一方をバイパスするバイパス路と、このバイパス路に対し熱媒の循環流路を切換える切換手段とを備えている、貯湯給湯システム。
【請求項5】
請求項1〜請求項4のいずれかに記載の貯湯給湯システムであって、
被加熱対象を熱交換加熱する熱負荷用熱交換器を備えた第1の熱負荷運転用循環回路をさらに備え、
上記熱源循環回路は熱媒を上記第1の熱負荷運転用循環回路の熱負荷用熱交換器に対し熱交換加熱用の熱源として循環供給するように構成されている、貯湯給湯システム。
【請求項6】
請求項1〜請求項5のいずれかに記載の貯湯給湯システムであって、
熱源を放熱させる熱負荷用熱交換器を備えた第2の熱負荷運転用循環回路をさらに備え、
上記熱源循環回路は熱媒を上記第2の熱負荷運転用循環回路の熱負荷用熱交換器に対し放熱熱源として循環供給するように構成されている、貯湯給湯システム。
【請求項7】
請求項1〜請求項6のいずれかに記載の貯湯給湯システムであって、
上記貯湯/給湯回路は、上記貯湯用熱交換器に対し熱交換加熱のために湯水を循環供給する際に上記貯湯タンクをバイパスする貯湯タンクバイパス路と、上記貯湯用熱交換器との間に循環させる湯水の上記貯湯タンク側への戻り流量及び上記貯湯タンクバイパス路へのバイパス流量との流量分配を行う分配・切換手段とを備えている、貯湯給湯システム。
【請求項8】
請求項1〜請求項7のいずれかに記載の貯湯給湯システムであって、
上記貯湯/給湯回路は、上記貯湯タンク又は給湯用熱交換器からの給湯路と、給水源からの給水路と、給湯路の湯と給水路の水とを混合して温度調整する湯水混合手段とを備えている、貯湯給湯システム。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2010−151429(P2010−151429A)
【公開日】平成22年7月8日(2010.7.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−332828(P2008−332828)
【出願日】平成20年12月26日(2008.12.26)
【出願人】(000004709)株式会社ノーリツ (1,293)
【Fターム(参考)】