貯湯給湯システム
【課題】 熱源ユニットと貯湯ユニットとの間を熱回収用循環配管で接続する際に誤接続が発生したとしても、温度検出や切換制御等を行うことなく、自動的に、熱回収のための本来意図する正しい循環流れにし得るようにした貯湯給湯システムを提供する。
【解決手段】 循環ポンプ２７を熱源ユニット側の循環流路部２８に介装し、誤接続のおそれのある接続用循環配管１５，１５を挟んで、流通方向規制手段４を貯湯ユニット側の循環流路部３２に介装する。戻り側循環流路部３２ａに第１逆止弁４１、往き側循環流路部３２ｂに第２逆止弁４２を介装し、第１連通流路部３２ｃに第３逆止弁４３、第２連通流路部３２ｄに第４逆止弁４４を介装する。循環配管１５，１５が互い違いに接続されても、貯湯タンク３１の底部から低温湯水を取り出し、高温湯水を頂部に供給し得る。
【解決手段】 循環ポンプ２７を熱源ユニット側の循環流路部２８に介装し、誤接続のおそれのある接続用循環配管１５，１５を挟んで、流通方向規制手段４を貯湯ユニット側の循環流路部３２に介装する。戻り側循環流路部３２ａに第１逆止弁４１、往き側循環流路部３２ｂに第２逆止弁４２を介装し、第１連通流路部３２ｃに第３逆止弁４３、第２連通流路部３２ｄに第４逆止弁４４を介装する。循環配管１５，１５が互い違いに接続されても、貯湯タンク３１の底部から低温湯水を取り出し、高温湯水を頂部に供給し得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯給湯システムに関し、例えば燃料電池やヒートポンプ等の熱源ユニットと、熱源ユニットの熱を回収して蓄熱する貯湯ユニットとの間に接続される熱回収用循環配管がたとえ誤接続されたとしても、不都合を発生させることなく、熱回収を継続させるための技術に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池装置において、発電ユニットと、貯湯ユニットとの間に接続される往き側及び戻り側の熱回収循環配管が誤接続された場合に備え、その対策手段を設けたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１では、貯湯ユニットの貯湯タンクからの低温戻り配管と、貯湯タンクへの高温往き配管とを発電ユニットに対し四方弁を介して配管接続し、戻り側と往き側との温度検出により温度傾向が逆転していれば、戻り側と往き側との配管を互いに取り違えた誤接続が発生していると判定し、前記四方弁により流れの向きを逆転させるように弁切換制御するという、誤接続発生の判定と、その対策制御が記載されている。
【０００３】
なお、戻り及び往きの各配管を取り違えて接続するという誤接続に対する対策技術として、風呂追い焚きに用いられる浴槽循環金具の分野では、極性を無くして無極性にし、浴槽外側の一対の接続口に対し戻り及び往きの各配管をいずれに接続させても、浴槽内側においては同じ流れの向きになるようにし得ることが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３０２５２号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１で提案の技術では、一対の温度センサの設置と、その一対の温度センサにより検出される検出温度特性の監視とによって、誤接続の有無の判定を行い、その上で、誤接続判定時には四方弁を用いて流れ方向を逆転切換制御するというように、温度センサの設置に加え、制御に要する制御構成を搭載することを必要としている。このため、コスト増や煩雑さを招くことになる。
【０００６】
一方、誤接続に対する対策を施さないと、現場施工において誤接続が万一発生した場合に、熱効率が悪化したり、貯湯タンク内の温度成層化が不能になったりする不都合を招くことになる。すなわち、誤接続のまま、熱回収のための循環運転を行うと、貯湯タンクの底部から取り出された低温湯が熱回収用の熱交換器に対し逆流状態で流されてしまう結果、熱交換による熱回収の効率が低下したり、あるいは、熱回収された高温湯が貯湯タンクの底部に流入されてしまう結果、本来は、高温湯を貯湯タンクの頂部に流し込むことで、貯湯タンクの上部ほど高温になるように温度成層を形成するということが不能になったりすることになる。さらに、その上に、誤接続を解消するにも、内部の湯水又は熱媒を全て抜いた上で、接続配管をやり直すことになるため、多大な手間を要することになる。
【０００７】
かかる誤接続の対策として浴槽循環金具の分野で用いられている無極化の技術を適用することも考えられるものの、一側が浴槽内の湯水である追い焚き循環経路と異なり、熱回収のために熱交換器への流れ方向が既定とされている熱回収用循環経路に対し単に適用するだけでは、循環作動そのものが不能となるおそれが考えられる。
【０００８】
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、熱源ユニットと貯湯ユニットとの間を熱回収用循環配管で接続する際に誤接続が発生したとしても、温度検出や切換制御等を行うことなく、自動的に、熱回収のための本来意図する正しい循環流れに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】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明では、熱源部を有する熱源ユニット、貯湯部を有する貯湯ユニットと、これら熱源ユニット及び貯湯ユニットを互いに接続する一対の接続用循環配管と、この一対の接続用循環配管により熱源ユニット及び貯湯ユニットの双方の循環流路部が互いに接続されることで構成される熱回収用循環流路と、その作動により熱媒を前記熱回収用循環流路に循環させる循環ポンプとを備え、前記循環ポンプの作動により前記貯湯ユニットの貯湯部から供給された熱媒が前記熱源ユニットの熱源部で加熱された上で前記貯湯ユニットに戻されて貯湯部において蓄熱されるように構成された貯湯給湯システムを対象にして次の特定事項を備えることとした。すなわち、前記熱回収用循環流路内において前記熱源部及び貯湯部に対する熱媒の流通方向を特定の一方向に規制する流通方向規制手段を備えることとする。そして、前記循環ポンプが前記熱源ユニット及び貯湯ユニットの内のいずれか一側のユニットの循環流路部に介装される一方、前記流通方向規制手段を、前記一対の接続用循環配管を挟んで前記循環ポンプが設けられていない側のユニットの循環流路部に介装することとした（請求項１）。
【００１０】
本発明の場合、貯湯ユニット側の戻り側及び往き側の一対の接続口と、熱源ユニット側の戻り側及び往き側の一対の接続口とに対し、本来は戻り側の接続口同士を接続用循環配管で接続し、往き側の接続口同士を接続用循環配管で接続するところ、これを互い違いの接続口同士を循環配管で接続するような誤接続が発生しても不都合が生じることはない。すなわち、その誤接続に起因して、貯湯ユニット及び熱源ユニットの内、循環ポンプが介装された側のユニットから流通方向規制手段が介装された側のユニットの接続口に対する流れの向きが、本来の接続形態の場合とは逆向きになってしまうことになるものの、流通方向規制手段によって、熱源部及び貯湯部に対する熱媒の流通方向は特定の一方向に規制されるため、本来の接続形態の場合と同様の熱回収のための循環運転を継続し得ることになる。これにより、熱源ユニットと貯湯ユニットとの間を熱回収用循環配管で接続する際に誤接続が発生したとしても、温度検出や切換制御等を行うことなく、自動的に、熱回収のための本来意図する正しい循環流れにし得るようにした貯湯給湯システムを提供し得ることとなる。
【００１１】
本発明の貯湯給湯システムにおける流通方向規制手段としては、戻り側及び往き側の一対の循環流路部と、戻り側及び往き側の互いに逆向きの流れ方向にのみ流れるよう前記一対の循環流路部にそれぞれ介装された逆止弁と、前記戻り側循環流路部の逆止弁よりも上流側位置から前記往き側循環流路部の逆止弁よりも上流側位置まで延びて互いに連通する第１連通流路部と、前記循環ポンプの作動により作用することになる吸引圧又は吐出圧を受けて前記戻り側循環流路部の逆止弁が閉じるときに流通を許容するよう前記第１連通流路に介装された逆止弁と、前記戻り側循環流路部の逆止弁よりも下流側位置から前記往き側循環流路部の逆止弁よりも下流側位置まで延びて互いに連通する第２連通流路部と、前記循環ポンプの作動により作用することになる吸引圧又は吐出圧を受けて前記往き側循環流路部の逆止弁が閉じるときに流通を許容するよう前記第２連通流路に介装された逆止弁とを備えて構成することができる（請求項２）。
【００１２】
このようにすることにより、本発明の流通方向規制手段の構成を具体化することができ、本発明による作用を確実に得られることになる。すなわち、一対の接続用循環配管が本来の接続形態とは異なり互い違いに接続され、これにより、循環ポンプからの吸引圧又は吐出圧のかかり方が変化して、戻り側循環流路部の逆止弁が閉じてしまっても、その代わりに第１連通流路部の逆止弁が開き、又、往き側循環流路部の逆止弁が閉じてしまっても、その代わりに第２連通流路部の逆止弁が開くことになる。このため、一対の接続用循環配管が互い違いに接続されることに起因して、循環ポンプが介装された側のユニットから流通方向規制手段が介装された側のユニットに対する流れの向きが逆になったとしても、戻り側循環流路部側から往き側循環流路部側へ、及び、往き側循環流路部側から戻り側循環流路部側へ、それぞれ流れの向きが流通方向規制手段により変更されて直されることになる。これにより、熱源ユニットの熱源部に対する熱媒の流通方向や、貯湯ユニットの貯湯部に対する熱媒の流通方向を特定の一方向に規制し得ることになる。
【発明の効果】
【００１３】
以上、説明したように、本発明の貯湯給湯システムによれば、貯湯ユニットと熱源ユニットとを一対の接続用循環配管で接続する際に、互い違いの接続口同士を接続するような誤接続が発生し、その誤接続に起因して、貯湯ユニット及び熱源ユニットの内、循環ポンプが介装された側のユニットから流通方向規制手段が介装された側のユニットの接続口に対する流れの向きが、本来の接続形態の場合とは逆向きになってしまったとしても、流通方向規制手段によって、熱源部及び貯湯部に対する熱媒の流通方向を特定の一方向に規制することができ、本来の正しい接続形態の場合と同様の熱回収のための循環運転を継続することができるようになる。これにより、熱源ユニットと貯湯ユニットとの間を熱回収用循環配管で接続する際に誤接続が発生したとしても、温度検出や切換制御等を行うことなく、自動的に、熱回収のための本来意図する正しい循環流れにし得るようにした貯湯給湯システムを提供することができることとなる。
【００１４】
特に請求項２によれば、本発明の流通方向規制手段の構成を具体化することができ、前記の本発明による効果を確実に得ることができるようになる。すなわち、一対の接続用循環配管が本来の接続形態とは異なり互い違いに接続され、これにより、循環ポンプからの吸引圧又は吐出圧のかかり方が変化して、戻り側循環流路部の逆止弁が閉じてしまっても、その代わりに第１連通流路部の逆止弁が開き、又、往き側循環流路部の逆止弁が閉じてしまっても、その代わりに第２連通流路部の逆止弁が開くことになる。このため、一対の接続用循環配管が互い違いに接続されることに起因して、循環ポンプが介装された側のユニットから流通方向規制手段が介装された側のユニットに対する流れの向きが逆になったとしても、戻り側循環流路部側から往き側循環流路部側へ、及び、往き側循環流路部側から戻り側循環流路部側へ、それぞれ流れの向きを流通方向規制手段により変更して直すことができるようになる。これにより、熱源ユニットの熱源部に対する熱媒の流通方向や、貯湯ユニットの貯湯部に対する熱媒の流通方向を確実に特定の一方向に規制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る貯湯給湯システムにおける接続状況を示す説明図であり、図１（ａ）は本来の正しい接続の例を示し、図１（ｂ）は一方のユニット側への接続を逆に接続した例を示す。
【図２】図１の貯湯給湯システムの例として熱源ユニットが燃料電池装置により構成された場合の第１実施形態を示す模式図である。
【図３】図２の部分拡大図を示し、図４（ａ）は図１（ａ）の接続状態での流れの状況を説明するための図であり、図４（ｂ）は図１（ｂ）の接続状態での流れの状況を説明するための図である。
【図４】図２の流通方向規制手段を拡大して示す模式図である。
【図５】図１の貯湯給湯システムの例として熱源ユニットがヒートポンプにより構成された場合の第２実施形態を示す模式図である。
【図６】図５の部分拡大図を示し、図６（ａ）は図１（ａ）の接続状態での流れの状況を説明するための図であり、図６（ｂ）は図１（ｂ）の接続状態での流れの状況を説明するための図である。
【図７】図５の流通方向規制手段を拡大して示す模式図である。
【図８】他の実施形態として、流通方向規制手段を独立した継手（流通方向規制装置）として構成した例を示す図３対応図である。
【図９】別の他の実施形態として、パイロット圧により切換作動するスプール弁を示す図４（ａ）対応図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）は実施形態に係る貯湯給湯システムを構成する熱源ユニット２，５と、貯湯ユニット３，６との接続状況を示すものである。貯湯ユニット３，６はハウジング内に貯湯タンク３１，６１を備えており、貯湯タンク３１，６１内の湯水（熱媒）を熱源ユニット２，５の熱交換器２６１，５２との間で循環させることで、熱源ユニット２，５の側から熱交換により熱回収して加熱された湯水を貯湯タンク３１，６１内に蓄熱するようになっている。このような湯水の循環のために、貯湯ユニット３，６の側に一対の接続口１１，１２が設けられる一方、熱源ユニット２，５の側に一対の接続口１３，１４が設けられ、両側の対応する接続口１１，１３同士と、接続口１２，１４同士とがそれぞれ接続用循環配管１５により接続されて、貯湯ユニット３，６及び熱源ユニット２，５の双方の循環流路部（後述）が連通されるようになっている。
【００１７】
ここで、図１（ｂ）に示すものは、図１（ａ）の場合とは接続用循環配管１５による接続対象を互い違いにしたものであり、接続口１１，１４同士を接続用循環配管１５により接続し、接続口１２，１３同士を接続用循環配管１５により接続した例である。以下の本実施形態では、後述の流通方向規制手段４を介装することで、図１（ａ），（ｂ）のいずれの場合の接続形態であっても、貯湯ユニット３，６の貯湯タンク３１，６１と、熱源ユニット２，５の熱交換器２６１，５２とに対する循環湯水の流れ方向を特定の一方向にすることができ、これにより、図１（ｂ）の如く従来においては誤接続となる接続形態であっても、図１（ａ）の如く本来正しい接続形態の場合と同様に熱回収のための循環運転を正常に行うことができるようになる。
【００１８】
＜第１実施形態＞
図２は、本発明の第１実施形態に係る貯湯給湯システムとして、燃料電池装置により構成された熱源ユニット２と、貯湯ユニット３とを備えて構成されたものを示す。以下、熱源ユニット２が固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ；Solid Oxide Fuel Cells）により構成された場合を例にして説明するが、燃料電池装置のタイプの如何に拘わらず後述の熱源部（排熱回収用熱交換器２６１）を備えたものであれば、本発明を適用することができる。
【００１９】
熱源ユニット２は、発電部２１と、予熱・蒸発器２２と、燃料ガス回路２３と、改質用空気供給回路２４と、カソード空気供給回路２５と、水供給処理回路２６とを備えている。発電部２１はセルスタック２１１と、改質器２１２と、空気用熱交換器２１３とを備えている。この発電部２１に対する燃料ガス・空気・水蒸気等の供給及び排ガスの排出は、いずれも予熱・蒸発器２２を通して行われるようになっている。この予熱・蒸発器２２に対し燃料ガス供給通路を含む燃料ガス回路２３、改質用空気供給回路２４及びカソード空気供給回路２５が通される一方、予熱用の熱源として発電部２１の側から排ガスが導入され、その後に水供給処理回路２６の排熱回収用熱交換器２６１に導出され、排ガス中の水分回収により得た純水が予熱・蒸発器２２内の燃料ガス回路２３に戻されて水蒸気改質用の水蒸気に変換されるようになっている。
【００２０】
前記セルスタック２１１は、例えば小径円筒形状のアノード(燃料極)と、この外周側を覆う大径円筒形状のカソード(空気極)とが間に電解質を挟んだ状態で同心円状に一体化されたセルを備えたものである。アノードや、カソードはいずれもＮｉ等の金属酸化物を含有するセラミックスにより形成されたものであり、電解質は例えばＹＳＺ（イットリウム安定化ジルコニア）等の固体酸化物により形成されたものである。
【００２１】
セルのアノードの内孔に対し改質器２１２から水蒸気改質により原燃料の燃料ガスよりも水素リッチとされた燃料ガスが下端から上端に向けて流され、又、カソードの外周面に空気用熱交換器２１３から酸素含有ガスとしてのカソード空気が供給されるようになっている。カソードではカソード空気の酸素が酸素イオンとなって電解質を通り、アノードでは燃料ガスの水素と反応して水（水蒸気）を生成する一方、その際に生じた電子が回路を通してカソード側に移動して酸素を再びイオン化するということを繰り返して発電される。アノードの内孔に供給された燃料ガスは前記反応に利用された後、オフガスとして改質器バーナに導かれて燃焼用の燃料として利用されるようになっている。又、カソード空気は上方に排気され、改質器バーナからの燃焼排ガスと共に、排ガスとして予熱・蒸発器２２に送られるようになっている。その際、前記排ガスは空気を加熱するための熱源として空気用熱交換器２１３を通過するようになっている。
【００２２】
燃料ガス回路２３には予熱・蒸発器２２に入る前に改質用空気供給回路２４が合流するようになっている。そして、改質用空気供給回路２４が合流された燃料ガス回路２３には、予熱・蒸発器２２内において、水供給処理回路２６から純水が供給され、この純水が予熱・蒸発器２２において水蒸気に蒸発した状態で改質器２１２に送られるようになっている。
【００２３】
水供給処理回路２６は、排熱回収用熱交換器２６１で発生した凝縮水（ドレン水）をドレン回収部２６２で集水し、集水された凝縮水の精製及び精製後の純水の貯留、並びに、貯留した純水を水蒸気として再利用すべく前記予熱・蒸発器２２への供給をそれぞれ行う回路である。排熱回収用熱交換器２６１においては、貯湯ユニット３から循環供給される循環湯水を冷却水として、予熱・蒸発器２２を通過した後の排ガスと熱交換させることで、排ガスに含まれる水分を凝縮させて水回収するようになっている。図例の水供給処理回路２６には、集水された凝縮水に対し純水に精製するための精製処理を行うイオン交換樹脂セット２６３と、精製後の純水を貯留する純水タンク２６４と、純水タンク２６４の純水を取水して予熱・蒸発器２２側に一定の小流量で供給するための純水ポンプ２６５と、その際の純水流量を検出する純水流量センサ２６６と、逆止弁２６７とが上流側から順に介装されている。この水供給処理回路２６から予熱・蒸発器２２に供給された純水は予熱・蒸発器２２で蒸発されて水蒸気になって改質器２１２及び発電部２１のアノード側に供給されることになる。
【００２４】
排熱回収用熱交換器２６１が特許請求の範囲の熱源部を構成し、この排熱回収用熱交換器２６１には、図３に詳細を示すように排熱回収用熱交換器２６１を挟んで一対の接続口１３，１４間に延びる循環流路部２８が接続されている。循環流路部２８は、接続口１３から排熱回収用熱交換器２６１の入口に延びる戻り側循環流路部２８ａと、排熱回収用熱交換器２６１の出口から接続口１４に延びる往き側循環流路部２８ｂとから構成されており、戻り側循環流路部２８ａには循環ポンプ２７が介装されている。なお、循環ポンプ２７の介装位置は、熱源ユニット２の側、つまり循環流路部２８であれば、いずれでもよく、例えば往き側循環流路部２８ｂに介装されていてもよい。
【００２５】
図２の例の貯湯ユニット３は、貯湯部としての貯湯タンク３１、貯湯タンク３１と前記排熱回収用熱交換器２６１との間で湯水を循環供給させて熱回収を行うための循環流路部３２、貯湯タンク３１に外部からの給水を入水させる入水路３３、貯湯タンク３１の頂部から給湯のために出湯させる出湯路３４、貯湯タンク３１内の湯水が給湯に必要な温度よりも低温であるときに燃焼作動させて補助加熱する補助熱源機３５を備えて構成されている。この貯湯ユニット３では、熱源ユニット２の側に介装された循環ポンプ２７を作動させて、貯湯タンク３１の底部から排熱回収用熱交換器２６１に循環供給した湯水を排ガスとの熱交換により加熱・昇温させた上で貯湯タンク３１の頂部に戻すことで、排ガスから熱回収した熱が貯湯タンク３１に湯の状態で蓄熱されることになる。そして、この貯湯タンク３１内の湯を出湯路３４から取りだして、補助熱源機３５で補助加熱した上で、あるいは、補助加熱することなく、給湯栓３６に給湯したり、浴槽３７に注湯したり、し得ることになる。
【００２６】
前記の循環流路部３２は、貯湯タンク３１の底部から接続口１１まで延びる戻り側循環流路部３２ａと、接続口１２から貯湯タンク３１の頂部まで延びる往き側循環流路部３２ｂとから構成されており、これら戻り側及び往き側の循環流路部３２ａ，３２ｂにまたがった状態で流通方向規制手段４が介装されている。そして、貯湯ユニット３と熱源ユニット２とが一対の接続用循環配管１５，１５で互いに接続されて、貯湯ユニット３側の循環流路部３２と、熱源ユニット２側の循環流路部２８と共に、熱回収用の循環回路が構成されている。図３（ａ）の本来であれば正しい接続例とされる接続形態では、接続口１１と１３とが接続用循環配管１５で接続され、接続口１２と１４とが接続用循環配管１５で接続されている。又、図３（ｂ）の本来であれば誤接続例とされる接続形態では、接続口１１と１４とが接続用循環配管１５で接続され、接続口１２と１３とが接続用循環配管１５で接続されている。ここで、「戻り側」とは貯湯タンク３１の底部から排熱回収用熱交換器２６１の入口に向かう流れ方向のことをいい、「往き側」とは排熱回収用熱交換器２６１の出口から貯湯タンク３１の頂部に向かう流れ方向のことをいう。つまり、熱源部である排熱回収用熱交換器２６１を基準にして、出て行く側を往き側、入ってくる側を戻り側と定義する。これら「戻り側」，「往き側」に基づく流れ方向は、循環ポンプ２７の吸引側あるいは吐出側に基づく流れ方向とは異なる概念である。
【００２７】
流通方向規制手段４は、図４にも詳細を示すように、互いに平行に配置される戻り側循環流路部３２ａの一部及び往き側循環流路部３２ｂの一部と、互いに交差するように配置される第１連通流路部３２ｃ及び第２連通流路部３２ｄと、第１〜第４の４つの逆止弁４１〜４４とを備えて構成されたものである。すなわち、流通方向規制手段４は、戻り側循環流路部３２ａに対し介装されて戻り側方向（貯湯タンク３１底部から接続口１１に向かう流通方向）にのみ流通を許容する第１逆止弁４１と、往き側循環流路部３２ｂに対し介装されて往き側（接続口１２から貯湯タンク３１頂部に向かう流通方向）にのみ流通を許容する第２逆止弁４２と、第１逆止弁４１の上流側位置の戻り側循環流路部３２ａから第２逆止弁４２の上流側の往き側循環流路部３２ｂに連通する第１連通流路部３２ｃと、この第１連通流路部３２ｃに対し介装されて戻り側循環流路部３２ａから往き側循環流路部３２ｂへ向かう側にのみ流通を許容する第３逆止弁４３と、第１逆止弁４１の下流側位置の戻り側循環流路部３２ａから第２逆止弁４２の下流側の往き側循環流路部３２ｂに連通する第２連通流路部３２ｄと、この第２連通流路部３２ｄに対し介装されて戻り側循環流路部３２ａから往き側循環流路部３２ｂへ向かう側にのみ流通を許容する第４逆止弁４４とを備えて構成されている。
【００２８】
以上の第１実施形態の場合、例えば一対の接続用循環配管１５，１５が現場施工により図３（ａ）に示す接続形態に接続されている場合には、循環ポンプ２７が作動されると、その吸引力が接続口１３，接続用循環配管１５，接続口１１，第１逆止弁４１及び戻り側循環流路部３２ａを介して貯湯タンク３１の底部に対し作用し、これにより、貯湯タンク３１の底部からの低温の湯水が、戻り側循環流路部３２ａ，第１逆止弁４１，接続口１１，接続用循環配管１５，接続口１３，循環ポンプ２７及び戻り側循環流路部２８ａを通して、排熱回収用熱交換器２６１の入口から内部に導入されることになる（図３（ａ）の破線の矢印参照）。そして、排熱回収用熱交換器２６１において排ガスとの熱交換により加熱されて高温になった湯水が、排熱回収用熱交換器２６１の出口から導出され、次いで、往き側循環流路部２８ｂ，接続口１４，接続用循環配管１５，接続口１２，第２逆止弁４２及び往き側循環流路部３２ｂを通して貯湯タンク３１の頂部に供給されることになる（同図の実線の矢印参照）。
【００２９】
この際、戻り側循環流路部３２ａ側から第１連通流路３２ｃ及び第２連通流路３２ｄには前記の循環ポンプ２７の吸引圧が作用する一方、逆に、往き側循環流路部３２ｂ側から第１連通流路３２ｃ及び第２連通流路３２ｄには前記の循環ポンプ２７の吐出圧が作用することになる。このため、第１連通流路３２ｃの第３逆止弁４３及び第２連通流路３２ｄの第４逆止弁４４は共に閉止状態に維持され、第１連通流路３２ｃ及び第２連通流路３２ｄは共に遮断状態に維持されることになる。この結果、貯湯タンク３１の底部から吸引された低温湯水は戻り側循環流路部３２ａを通して接続口１１の側に対してのみ流れる一方、接続口１２から貯湯ユニット３に吐出された高温湯水は往き側循環流路部３２ｂを通して貯湯タンク３１の頂部の側に対してのみ流れることになる。
【００３０】
逆に、一対の接続用循環配管１５，１５が現場施工により図３（ｂ）に示す接続形態に接続されている場合には、循環ポンプ２７が作動されると、その吸引力が接続口１３，接続用循環配管１５，接続口１２，第１連通流路３２ｃ，第３逆止弁４３及び戻り側循環流路部３２ａを介して貯湯タンク３１の底部に対し作用し、これにより、貯湯タンク３１の底部からの低温の湯水が、戻り側循環流路部３２ａ，第１連通流路３２ｃ，第３逆止弁４３，接続口１２，接続用循環配管１５，接続口１３，循環ポンプ２７及び戻り側循環流路部２８ａを通して、排熱回収用熱交換器２６１の入口から内部に導入されることになる（図３（ｂ）の破線の矢印参照）。そして、排熱回収用熱交換器２６１において排ガスとの熱交換により加熱されて高温になった湯水が、排熱回収用熱交換器２６１の出口から導出され、次いで、往き側循環流路部２８ｂ，接続口１４，接続用循環配管１５，接続口１１，第２連通流路部３２ｄ，第４逆止弁４４及び往き側循環流路部３２ｂを通して貯湯タンク３１の頂部に供給されることになる（同図の実線の矢印参照）。
【００３１】
この際、往き側循環流路部３２ｂ側から第２逆止弁４２には前記の循環ポンプ２７の吸引圧が作用する一方、逆に、往き側循環流路部３２ｂ側から第１逆止弁４１には前記の循環ポンプ２７の吐出圧が作用することになる。このため、第２逆止弁４２及び第１逆止弁４１は共に閉止状態に維持されることになる。この結果、貯湯タンク３１の底部から吸引された低温湯水を第１連通流路部３２ｃを通して接続口１２の側に対してのみ流すことができる一方、接続口１１から貯湯ユニット３に吐出された高温湯水を第２連通流路部３２ｄ及び往き側循環流路部３２ｂの下流側部分を通して貯湯タンク３１の頂部の側にのみ流すことができるようになる。
【００３２】
以上より、貯湯ユニット３と熱源ユニット２とが、一対の接続用循環配管１５，１５により、従来においては誤接続となる接続形態で接続された場合（図３（ｂ）に示す場合）であっても、何らの判定や切換制御を必要とすることなく、図３（ａ）の如く本来正しい接続形態の場合と同様に熱回収のための循環運転を正常に行うことができるようになる。すなわち、貯湯タンク３１の底部から取り出した低温湯水を排熱回収用熱交換器２６１の入口から導入する一方、その熱交換器２６１の出口から導出された高温湯水を貯湯タンク３１の頂部に供給するという、正常な循環流の流れで循環運転を行うことができるようになる。このため、従来の誤接続対策に係る技術の如く誤接続発生の判定を行うための温度センサの設置や、判定に基づく対策制御等を省略することができ、コスト低減化や省力化を図ることができる。
【００３３】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る貯湯給湯システムとして、冷媒を循環させて冷凍サイクルを実現させるヒートポンプ装置により構成された熱源ユニット５と、貯湯ユニット６とを備えて構成されたものを示す。この熱源ユニット５は、冷凍サイクルを利用して貯湯ユニット６から循環される湯水（熱媒）を熱交換加熱し得るように構成されている。
【００３４】
熱源ユニット５は、圧縮機５１と、凝縮熱交換器（凝縮器）５２と、減圧手段である膨張弁５３と、蒸発熱交換器（蒸発器）５４とを冷媒循環配管５５で順に接続して、冷媒（例えばプロパン等のＨＣ系冷媒やＣＯ２）を循環させる冷媒循環回路を構成したものである。又、貯湯ユニット６は、貯湯部としての貯湯タンク６１と、貯湯タンク６１内に貯留された湯水を前記凝縮熱交換器５２との間で循環させる水循環流路６２と、貯湯タンク６１の底部から水を熱源ユニット５側の凝縮熱交換器５２へ圧送すると共に、熱交換加熱後に凝縮熱交換器５２から貯湯タンク６１の頂部へと導く循環ポンプ６３とを備えて構成されている。
【００３５】
熱源ユニット５の側では、圧縮機５１で圧縮されることで高温状態の冷媒が圧縮機５１から冷媒循環配管５５に吐出された後、凝縮熱交換器５２に導入されるようになっている。凝縮熱交換器５２は、冷媒循環配管５５の一部が内部に通される一方、これとは逆方向から戻り側の水循環流路部５６ａの一部が内部に通されて、両者間で熱交換するようになっている。すなわち、冷媒循環配管５５に圧縮機５１から吐出された高温状態の冷媒と、循環ポンプ６３により貯湯タンク６１の底部から供給された低温の湯水とが熱交換され、この湯水が熱交換加熱されて高温の湯水となり、その熱交換により熱が奪われた冷媒は凝縮する。
【００３６】
前記の凝縮熱交換器５２が特許請求の範囲の熱源部を構成し、この凝縮熱交換器５２には、図６にも示すように凝縮熱交換器５２を挟んで一対の接続口１３，１４間に延びる循環流路部５６が接続されている。循環流路部５６は、接続口１３から凝縮熱交換器５２の水入口に延びる戻り側循環流路部５６ａと、凝縮熱交換器５２の水出口から接続口１４に延びる往き側循環流路部５６ｂとから構成され、凝縮熱交換器５２の水入口に低温湯水が導入され、凝縮熱交換器５２の水出口から高温湯水が導出されるようになっている。そして、これら戻り側及び往き側の水循環流路部５６ａ，５６ｂにまたがって流通方向規制手段７が設けられている。この流通方向規制手段７の詳細については後述する。
【００３７】
図５に戻り、膨張弁５３は凝縮熱交換器５２で凝縮した冷媒を減圧するものであり、この膨張弁５３により膨張されて減圧された冷媒が蒸発熱交換器５４に送られる。蒸発熱交換器５４は、ファンモータにより回転作動されて外気を送風するファン５４ａを備え、この外気と、膨張弁５３により減圧された冷媒とを熱交換させることで、冷媒を蒸発させて気相状態に変換するようになっている。そして、蒸発熱交換器５４での熱交換器により気相状態になった冷媒が再び前記の圧縮機５１において圧縮されて高温状態になる。
【００３８】
一方、貯湯ユニット６の水循環流路６２は、循環ポンプ６３が介装されこの循環ポンプ６３の作動により貯湯タンク６１の底部から低温の湯水を接続口１１まで導く戻り側循環流路部６２ａと、熱源ユニット５の凝縮熱交換器５２で加熱されて高温となった湯水を接続口１２から貯湯タンク６１の頂部まで導く往き側循環流路部６２ｂとで構成されている。そして、貯湯タンク６１に貯留された湯は、以後、給湯に利用されることになり、その給湯使用により貯湯タンク６１内の湯水量が減れば、その分だけ給水されるようになっている。なお、給湯に係る構成は種々のものがあり、例えば図２の例の構成を適用してもよいし、その他の構成を適用してもよい。なお、図例では、循環ポンプ６３が戻り側循環流路部６２ａに介装された例を示したが、これに限らず、循環ポンプ６３は貯湯ユニット６の循環流路部６２に介装されていればよく、往き側循環流路部６２ｂに介装されていてもよい。この場合でも、この第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３９】
そして、貯湯ユニット６と熱源ユニット５とが一対の接続用循環配管１５，１５で互いに接続されて、貯湯ユニット６側の循環流路部６２と、熱源ユニット５側の循環流路部５６と共に、熱回収用の循環回路が構成されることになる。図６（ａ）の本来であれば正しい接続例とされる接続形態では、接続口１１と１３とが接続用循環配管１５で接続され、接続口１２と１４とが接続用循環配管１５で接続されている。又、図６（ｂ）の本来であれば誤接続例とされる接続形態では、接続口１１と１４とが接続用循環配管１５で接続され、接続口１２と１３とが接続用循環配管１５で接続されている。ここで、「戻り側」とは貯湯タンク６１の底部から凝縮熱交換器５２の水入口に向かう流れ方向のことをいい、「往き側」とは凝縮熱交換器５２の水出口から貯湯タンク６１の頂部に向かう流れ方向のことをいう。つまり、第１実施形態と同様に、熱源部である凝縮熱交換器５２を基準にして、出て行く側を往き側、入ってくる側を戻り側と定義する。又、これら「戻り側」，「往き側」に基づく流れ方向は、第１実施形態と同様に、循環ポンプ６３の吸引側あるいは吐出側に基づく流れ方向とは異なる概念である。
【００４０】
流通方向規制手段７は、図７にも詳細を示すように、互いに平行に配置される戻り側循環流路部５６ａの一部及び往き側循環流路部５６ｂの一部と、互いに交差するように配置される第１連通流路部５６ｃ及び第２連通流路部５６ｄと、第１〜第４の４つの逆止弁４１〜７４とを備えて構成されたものである。すなわち、流通方向規制手段７は、戻り側循環流路部５６ａに対し介装されて戻り側方向（接続口１３から凝縮熱交換器５２の水入口に向かう流通方向）にのみ流通を許容する第１逆止弁７１と、往き側循環流路部５６ｂに対し介装されて往き側（凝縮熱交換器５２の水出口から接続口１４に向かう流通方向）にのみ流通を許容する第２逆止弁７２と、第２逆止弁７２の下流側位置の往き側循環流路部５６ｂから第１逆止弁７１の下流側の戻り側循環流路部５６ａに連通する第１連通流路部５６ｃと、この第１連通流路部５６ｃに対し介装されて往き側循環流路部５６ｂから戻り側循環流路部５６ａへ向かう側にのみ流通を許容する第３逆止弁７３と、第１逆止弁７１の上流側位置の戻り側循環流路部５６ａから第２逆止弁７２の上流側の往き側循環流路部５６ｂに連通する第２連通流路部５６ｄと、この第２連通流路部５６ｄに対し介装されて往き側循環流路部５６ｂから戻り側循環流路部５６ａへ向かう側にのみ流通を許容する第４逆止弁７４とを備えて構成されている。
【００４１】
以上の第２実施形態の場合、例えば一対の接続用循環配管１５，１５が現場施工により図６（ａ）に示す接続形態に接続されている場合には、循環ポンプ６３が作動されると、その吸引力が満水状態の貯湯タンク６１，往き側循環流路部６２ｂ，接続口１２，接続用循環配管１５，接続口１４，第２逆止弁７２及び往き側循環流路部５６ｂを介して凝縮熱交換器５２の水出口に対し作用し、これにより、凝縮熱交換器５２の水出口からの高温の湯水が、往き側循環流路部５６ｂ，第２逆止弁７２，接続口１４，接続用循環配管１５，接続口１２，往き側循環流路部６２ｂを通して、貯湯タンク６１の頂部から内部に導入されることになる（図６（ａ）の実線の矢印参照）。一方、循環ポンプ６３から吐出された貯湯タンク６１の底部からの低温湯水が、戻り側循環流路部６２ａ，接続口１１，接続用循環配管１５，接続口１３，第１逆止弁７１及び戻り側循環流路部５６ａを通して凝縮熱交換器５２の水入口に供給されることになる（同図の破線の矢印参照）。
【００４２】
この際、往き側循環流路部５６ｂ側から第１連通流路５６ｃ及び第２連通流路５６ｄには前記の循環ポンプ６３の吸引圧が作用する一方、逆に、戻り側循環流路部５６ｂ側から第１連通流路５６ｃ及び第２連通流路５６ｄには前記の循環ポンプ６３の吐出圧が作用することになる。このため、第１連通流路５６ｃの第３逆止弁７３及び第２連通流路５６ｄの第４逆止弁７４は共に閉止状態に維持され、第１連通流路５６ｃ及び第２連通流路５６ｄは共に遮断状態に維持されることになる。この結果、貯湯タンク６１の底部から取り出されて循環ポンプ６３から吐出された低温湯水は接続口１１，１３及び戻り側循環流路部５６ａを通して凝縮熱交換器５２の水入口の側に対してのみ流れる一方、凝縮熱交換器５２の水出口から導出された高温湯水は往き側循環流路部５６ｂの第２逆止弁７２，接続口１４，１２及び往き側循環流路部６２ｂを通して貯湯タンク６１の頂部の側に対してのみ流れることになる。
【００４３】
逆に、一対の接続用循環配管１５，１５が現場施工により図６（ｂ）に示す接続形態に接続されている場合には、循環ポンプ６３が作動されると、その吸引力が満水状態の貯湯タンク６１，往き側循環流路部６２ｂ，接続口１２，接続用循環配管１５，接続口１３，第２連通流路５６ｄ，第４逆止弁７４及び往き側循環流路部５６ｂを介して凝縮熱交換器５２の水出口に対し作用し、これにより、凝縮熱交換器５２の水出口からの高温の湯水が、往き側循環流路部５６ｂ，第２連通流路５６ｄの第４逆止弁７４，接続口１３，接続用循環配管１５，接続口１２，往き側循環流路部６２ｂを通して、貯湯タンク６１の頂部から内部に導入されることになる（図６（ｂ）の実線の矢印参照）。一方、循環ポンプ６３から吐出された貯湯タンク６１の底部からの低温湯水が、戻り側循環流路部６２ａ，接続口１１，接続用循環配管１５，接続口１４，第１連通流路部５６ｃ及び第３逆止弁７３を通して凝縮熱交換器５２の水入口に供給されることになる（同図の破線の矢印参照）。
【００４４】
この際、接続口１３側から第１逆止弁７１には前記の循環ポンプ６３の吸引圧が作用する一方、逆に、接続口１４側から第２逆止弁７２には前記の循環ポンプ６３の吐出圧が作用することになる。このため、第１逆止弁７１及び第２逆止弁７２は共に閉止状態に維持されることになる。この結果、循環ポンプ６３から吐出された貯湯タンク６１の底部からの低温湯水を第１連通流路部５６ｃを通して凝縮熱交換器５２の水出口の側に対してのみ流すことができる一方、凝縮熱交換器５２の水出口から導出された高温湯水を第２連通流路部５６ｄを通して貯湯タンク６１の頂部の側にのみ流すことができるようになる。
【００４５】
以上より、第２実施形態においても、貯湯ユニット６と熱源ユニット５とが、一対の接続用循環配管１５，１５により、従来においては誤接続となる接続形態で接続された場合（図６（ｂ）に示す場合）であっても、その一対の接続用循環配管１５，１５を挟んで循環ポンプ６３が設置された貯湯ユニット６とは異なる側の熱源ユニット５に対し流通方向規制手段７を設けることで、第１実施形態と同様に、何らの判定や切換制御を必要とすることなく、図６（ａ）の如く本来正しい接続形態の場合と同様に熱回収のための循環運転を正常に行うことができるようになる。すなわち、貯湯タンク６１の底部から取り出した低温湯水を凝縮熱交換器５２の水入口から導入する一方、その凝縮熱交換器５２の水出口から導出された高温湯水を貯湯タンク６１の頂部に供給するという、正常な循環流の流れで循環運転を行うことができるようになる。このため、従来は、誤接続状態のまま熱回収のための循環運転を行った場合に、貯湯タンクの底部から取り出された低温湯水が凝縮熱交換器に対し逆流状態で流されてしまう結果、熱交換による熱回収の効率が低下してしまうという事態の発生を、確実に回避することができる一方、従来の誤接続対策に係る技術の如く誤接続発生の判定を行うための温度センサの設置や、判定に基づく対策制御等を省略することができ、コスト低減化や省力化を図ることができる。
【００４６】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は前記第１及び第２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、前記第１及び第２実施形態では、流通方向規制手段４，７を貯湯ユニット３内又は熱源ユニット５内に介装・設置した例を示したが、流通方向規制手段４，７を独立した接続継手の形態に構成し、これを既に独立した製品として製造された貯湯ユニット又は熱源ユニットの接続口１１，１２又は１３，１４に対し後付けにより取り付けるようにしてもよい。例えば図８には貯湯ユニット３′に対し接続継手として構成した流通方向規制手段４ａを連結した例を示している。
【００４７】
図８の流通方向規制手段４ａは、ハウジング４０内に互いに平行に戻り側循環流路部３２０ａと往き側循環流路部３２０ｂとを配置して、戻り側循環流路部３２０ａの上流端を接続口１１０ａ、下流端を接続口１１０ｂとする一方、往き側循環流路部３２０ｂの上流端を１２０ｂ、下流端を接続口１２０ａとする。又、前記の戻り側循環流路部３２０ａと往き側循環流路部３２０ｂとの間を互いに交差するように連通させる第１連通流路部３２ｃ及び第２連通流路部３２ｄを配置し、所定位置に第１〜第４の４つの逆止弁４１〜４４を次のように所定の流通方向のみの流通を許容するように介装して構成したものである。すなわち、戻り側循環流路部３２０ａに対し第１逆止弁４１を戻り側方向（接続口１１０ａから接続口１１０ｂに向かう流通方向）にのみ流通を許容するように介装し、往き側循環流路部３２０ｂに対し第２逆止弁４２を往き側（接続口１２０ｂから接続口１２０ａに向かう流通方向）にのみ流通を許容するように介装し、第１連通流路部３２ｃに対し第３逆止弁４３を戻り側循環流路部３２０ａから往き側循環流路部３２０ｂへ向かう側にのみ流通を許容するように介装し、第２連通流路部３２ｄに対し第４逆止弁４４を戻り側循環流路部３２ａから往き側循環流路部３２ｂへ向かう側にのみ流通を許容するように介装する。そして、貯湯ユニット３′の接続口１１に流通方向規制手段４ａの接続口１１０ａを接続し、同様に接続口１２に接続口１２０ａを接続して、流通方向規制手段４ａを貯湯ユニット３′に連結する。
【００４８】
又、以上の実施形態とは別の構成にて流通方向規制手段を構成することもできる。すなわち、図９に例示するようなパイロット圧により切換作動するスプール切換弁装置により構成された流通方向規制手段８を用いることができる。すなわち、このような流通方向規制手段８としては、４方向４ポート２位置のパイロット操作切換弁により構成すればよく、循環ポンプ２７からの吐出圧又は吸引圧が作用することになる側である接続口１２又は１１の循環流路部３２ｂ，３２ａからパイロット作動圧を受けて作動するスプール弁８１を備えて構成されている。図例の正常な接続形態のときに循環ポンプ２７からの吐出圧を往き側循環流路部２８ｂ及び接続口１４，１２の側からパイロット作動圧（符号８２参照）として一端（図９の上端）に受けて、スプール弁８１は正位置に作動することになる。これにより、接続口１２は往き側循環流路部３２ｂと互いに連通し、戻り側循環流路部３２ａは接続口１１と互いに連通することになる。もしも、一対の接続用循環配管１５，１５が互い違いの接続形態（図３（ｂ）参照）であれば、循環ポンプ２７の吐出圧は接続口１１の側から作用するため、これがパイロット作動圧（符号８３参照）としてスプール弁８１の他端（図９の下端）に受けて、スプール弁８１は逆位置に作動することになる。これにより、接続口１１は往き側循環流路部３２ｂと互いに連通し、戻り側循環流路部３２ａは接続口１２と互いに連通することになる。
【００４９】
前記第１又は第２実施形態では、貯湯タンク３１，６１内の湯水を熱媒として直接に熱源ユニット２，５との間で循環させているが、これに限らず、不凍液等の熱媒を貯湯ユニットと熱源ユニットとの間で循環させる一方、貯湯ユニット側で貯湯タンク内の湯水と熱媒とを互いに熱交換させることで、貯湯タンク内に蓄熱するように構成されている貯湯給湯システムに本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
２，５ 熱源ユニット
３，３′，６ 貯湯ユニット
４，４ａ，７，８ 流通方向規制手段
１５ 接続用循環配管
２７，６３ 循環ポンプ
２８，５６ 循環流路部（熱源ユニットの循環流路部）
３１，６１ 貯湯タンク（貯湯部）
３２，６２ 循環流路部（貯湯ユニットの循環流路部）
３２ａ，５６ａ，３２０ａ 戻り側循環流路部
３２ｂ，５６ｂ，３２０ｂ 往き側循環流路部
３２ｃ 第１連通流路部
３２ｄ 第２連通流路部
４１，７１ 第１逆止弁（戻り側循環流路部の逆止弁）
４２，７２ 第２逆止弁（往き側循環流路部の逆止弁）
４３，７３ 第３逆止弁（第１連通流路部の逆止弁）
４４，７４ 第４逆止弁（第２連通流路部の逆止弁）
５２ 凝縮熱交換器（熱源部）
２６１ 排熱回収用熱交換器（熱源部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯給湯システムに関し、例えば燃料電池やヒートポンプ等の熱源ユニットと、熱源ユニットの熱を回収して蓄熱する貯湯ユニットとの間に接続される熱回収用循環配管がたとえ誤接続されたとしても、不都合を発生させることなく、熱回収を継続させるための技術に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池装置において、発電ユニットと、貯湯ユニットとの間に接続される往き側及び戻り側の熱回収循環配管が誤接続された場合に備え、その対策手段を設けたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１では、貯湯ユニットの貯湯タンクからの低温戻り配管と、貯湯タンクへの高温往き配管とを発電ユニットに対し四方弁を介して配管接続し、戻り側と往き側との温度検出により温度傾向が逆転していれば、戻り側と往き側との配管を互いに取り違えた誤接続が発生していると判定し、前記四方弁により流れの向きを逆転させるように弁切換制御するという、誤接続発生の判定と、その対策制御が記載されている。
【０００３】
なお、戻り及び往きの各配管を取り違えて接続するという誤接続に対する対策技術として、風呂追い焚きに用いられる浴槽循環金具の分野では、極性を無くして無極性にし、浴槽外側の一対の接続口に対し戻り及び往きの各配管をいずれに接続させても、浴槽内側においては同じ流れの向きになるようにし得ることが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３０２５２号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１で提案の技術では、一対の温度センサの設置と、その一対の温度センサにより検出される検出温度特性の監視とによって、誤接続の有無の判定を行い、その上で、誤接続判定時には四方弁を用いて流れ方向を逆転切換制御するというように、温度センサの設置に加え、制御に要する制御構成を搭載することを必要としている。このため、コスト増や煩雑さを招くことになる。
【０００６】
一方、誤接続に対する対策を施さないと、現場施工において誤接続が万一発生した場合に、熱効率が悪化したり、貯湯タンク内の温度成層化が不能になったりする不都合を招くことになる。すなわち、誤接続のまま、熱回収のための循環運転を行うと、貯湯タンクの底部から取り出された低温湯が熱回収用の熱交換器に対し逆流状態で流されてしまう結果、熱交換による熱回収の効率が低下したり、あるいは、熱回収された高温湯が貯湯タンクの底部に流入されてしまう結果、本来は、高温湯を貯湯タンクの頂部に流し込むことで、貯湯タンクの上部ほど高温になるように温度成層を形成するということが不能になったりすることになる。さらに、その上に、誤接続を解消するにも、内部の湯水又は熱媒を全て抜いた上で、接続配管をやり直すことになるため、多大な手間を要することになる。
【０００７】
かかる誤接続の対策として浴槽循環金具の分野で用いられている無極化の技術を適用することも考えられるものの、一側が浴槽内の湯水である追い焚き循環経路と異なり、熱回収のために熱交換器への流れ方向が既定とされている熱回収用循環経路に対し単に適用するだけでは、循環作動そのものが不能となるおそれが考えられる。
【０００８】
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、熱源ユニットと貯湯ユニットとの間を熱回収用循環配管で接続する際に誤接続が発生したとしても、温度検出や切換制御等を行うことなく、自動的に、熱回収のための本来意図する正しい循環流れに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】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明では、熱源部を有する熱源ユニット、貯湯部を有する貯湯ユニットと、これら熱源ユニット及び貯湯ユニットを互いに接続する一対の接続用循環配管と、この一対の接続用循環配管により熱源ユニット及び貯湯ユニットの双方の循環流路部が互いに接続されることで構成される熱回収用循環流路と、その作動により熱媒を前記熱回収用循環流路に循環させる循環ポンプとを備え、前記循環ポンプの作動により前記貯湯ユニットの貯湯部から供給された熱媒が前記熱源ユニットの熱源部で加熱された上で前記貯湯ユニットに戻されて貯湯部において蓄熱されるように構成された貯湯給湯システムを対象にして次の特定事項を備えることとした。すなわち、前記熱回収用循環流路内において前記熱源部及び貯湯部に対する熱媒の流通方向を特定の一方向に規制する流通方向規制手段を備えることとする。そして、前記循環ポンプが前記熱源ユニット及び貯湯ユニットの内のいずれか一側のユニットの循環流路部に介装される一方、前記流通方向規制手段を、前記一対の接続用循環配管を挟んで前記循環ポンプが設けられていない側のユニットの循環流路部に介装することとした（請求項１）。
【００１０】
本発明の場合、貯湯ユニット側の戻り側及び往き側の一対の接続口と、熱源ユニット側の戻り側及び往き側の一対の接続口とに対し、本来は戻り側の接続口同士を接続用循環配管で接続し、往き側の接続口同士を接続用循環配管で接続するところ、これを互い違いの接続口同士を循環配管で接続するような誤接続が発生しても不都合が生じることはない。すなわち、その誤接続に起因して、貯湯ユニット及び熱源ユニットの内、循環ポンプが介装された側のユニットから流通方向規制手段が介装された側のユニットの接続口に対する流れの向きが、本来の接続形態の場合とは逆向きになってしまうことになるものの、流通方向規制手段によって、熱源部及び貯湯部に対する熱媒の流通方向は特定の一方向に規制されるため、本来の接続形態の場合と同様の熱回収のための循環運転を継続し得ることになる。これにより、熱源ユニットと貯湯ユニットとの間を熱回収用循環配管で接続する際に誤接続が発生したとしても、温度検出や切換制御等を行うことなく、自動的に、熱回収のための本来意図する正しい循環流れにし得るようにした貯湯給湯システムを提供し得ることとなる。
【００１１】
本発明の貯湯給湯システムにおける流通方向規制手段としては、戻り側及び往き側の一対の循環流路部と、戻り側及び往き側の互いに逆向きの流れ方向にのみ流れるよう前記一対の循環流路部にそれぞれ介装された逆止弁と、前記戻り側循環流路部の逆止弁よりも上流側位置から前記往き側循環流路部の逆止弁よりも上流側位置まで延びて互いに連通する第１連通流路部と、前記循環ポンプの作動により作用することになる吸引圧又は吐出圧を受けて前記戻り側循環流路部の逆止弁が閉じるときに流通を許容するよう前記第１連通流路に介装された逆止弁と、前記戻り側循環流路部の逆止弁よりも下流側位置から前記往き側循環流路部の逆止弁よりも下流側位置まで延びて互いに連通する第２連通流路部と、前記循環ポンプの作動により作用することになる吸引圧又は吐出圧を受けて前記往き側循環流路部の逆止弁が閉じるときに流通を許容するよう前記第２連通流路に介装された逆止弁とを備えて構成することができる（請求項２）。
【００１２】
このようにすることにより、本発明の流通方向規制手段の構成を具体化することができ、本発明による作用を確実に得られることになる。すなわち、一対の接続用循環配管が本来の接続形態とは異なり互い違いに接続され、これにより、循環ポンプからの吸引圧又は吐出圧のかかり方が変化して、戻り側循環流路部の逆止弁が閉じてしまっても、その代わりに第１連通流路部の逆止弁が開き、又、往き側循環流路部の逆止弁が閉じてしまっても、その代わりに第２連通流路部の逆止弁が開くことになる。このため、一対の接続用循環配管が互い違いに接続されることに起因して、循環ポンプが介装された側のユニットから流通方向規制手段が介装された側のユニットに対する流れの向きが逆になったとしても、戻り側循環流路部側から往き側循環流路部側へ、及び、往き側循環流路部側から戻り側循環流路部側へ、それぞれ流れの向きが流通方向規制手段により変更されて直されることになる。これにより、熱源ユニットの熱源部に対する熱媒の流通方向や、貯湯ユニットの貯湯部に対する熱媒の流通方向を特定の一方向に規制し得ることになる。
【発明の効果】
【００１３】
以上、説明したように、本発明の貯湯給湯システムによれば、貯湯ユニットと熱源ユニットとを一対の接続用循環配管で接続する際に、互い違いの接続口同士を接続するような誤接続が発生し、その誤接続に起因して、貯湯ユニット及び熱源ユニットの内、循環ポンプが介装された側のユニットから流通方向規制手段が介装された側のユニットの接続口に対する流れの向きが、本来の接続形態の場合とは逆向きになってしまったとしても、流通方向規制手段によって、熱源部及び貯湯部に対する熱媒の流通方向を特定の一方向に規制することができ、本来の正しい接続形態の場合と同様の熱回収のための循環運転を継続することができるようになる。これにより、熱源ユニットと貯湯ユニットとの間を熱回収用循環配管で接続する際に誤接続が発生したとしても、温度検出や切換制御等を行うことなく、自動的に、熱回収のための本来意図する正しい循環流れにし得るようにした貯湯給湯システムを提供することができることとなる。
【００１４】
特に請求項２によれば、本発明の流通方向規制手段の構成を具体化することができ、前記の本発明による効果を確実に得ることができるようになる。すなわち、一対の接続用循環配管が本来の接続形態とは異なり互い違いに接続され、これにより、循環ポンプからの吸引圧又は吐出圧のかかり方が変化して、戻り側循環流路部の逆止弁が閉じてしまっても、その代わりに第１連通流路部の逆止弁が開き、又、往き側循環流路部の逆止弁が閉じてしまっても、その代わりに第２連通流路部の逆止弁が開くことになる。このため、一対の接続用循環配管が互い違いに接続されることに起因して、循環ポンプが介装された側のユニットから流通方向規制手段が介装された側のユニットに対する流れの向きが逆になったとしても、戻り側循環流路部側から往き側循環流路部側へ、及び、往き側循環流路部側から戻り側循環流路部側へ、それぞれ流れの向きを流通方向規制手段により変更して直すことができるようになる。これにより、熱源ユニットの熱源部に対する熱媒の流通方向や、貯湯ユニットの貯湯部に対する熱媒の流通方向を確実に特定の一方向に規制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る貯湯給湯システムにおける接続状況を示す説明図であり、図１（ａ）は本来の正しい接続の例を示し、図１（ｂ）は一方のユニット側への接続を逆に接続した例を示す。
【図２】図１の貯湯給湯システムの例として熱源ユニットが燃料電池装置により構成された場合の第１実施形態を示す模式図である。
【図３】図２の部分拡大図を示し、図４（ａ）は図１（ａ）の接続状態での流れの状況を説明するための図であり、図４（ｂ）は図１（ｂ）の接続状態での流れの状況を説明するための図である。
【図４】図２の流通方向規制手段を拡大して示す模式図である。
【図５】図１の貯湯給湯システムの例として熱源ユニットがヒートポンプにより構成された場合の第２実施形態を示す模式図である。
【図６】図５の部分拡大図を示し、図６（ａ）は図１（ａ）の接続状態での流れの状況を説明するための図であり、図６（ｂ）は図１（ｂ）の接続状態での流れの状況を説明するための図である。
【図７】図５の流通方向規制手段を拡大して示す模式図である。
【図８】他の実施形態として、流通方向規制手段を独立した継手（流通方向規制装置）として構成した例を示す図３対応図である。
【図９】別の他の実施形態として、パイロット圧により切換作動するスプール弁を示す図４（ａ）対応図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）は実施形態に係る貯湯給湯システムを構成する熱源ユニット２，５と、貯湯ユニット３，６との接続状況を示すものである。貯湯ユニット３，６はハウジング内に貯湯タンク３１，６１を備えており、貯湯タンク３１，６１内の湯水（熱媒）を熱源ユニット２，５の熱交換器２６１，５２との間で循環させることで、熱源ユニット２，５の側から熱交換により熱回収して加熱された湯水を貯湯タンク３１，６１内に蓄熱するようになっている。このような湯水の循環のために、貯湯ユニット３，６の側に一対の接続口１１，１２が設けられる一方、熱源ユニット２，５の側に一対の接続口１３，１４が設けられ、両側の対応する接続口１１，１３同士と、接続口１２，１４同士とがそれぞれ接続用循環配管１５により接続されて、貯湯ユニット３，６及び熱源ユニット２，５の双方の循環流路部（後述）が連通されるようになっている。
【００１７】
ここで、図１（ｂ）に示すものは、図１（ａ）の場合とは接続用循環配管１５による接続対象を互い違いにしたものであり、接続口１１，１４同士を接続用循環配管１５により接続し、接続口１２，１３同士を接続用循環配管１５により接続した例である。以下の本実施形態では、後述の流通方向規制手段４を介装することで、図１（ａ），（ｂ）のいずれの場合の接続形態であっても、貯湯ユニット３，６の貯湯タンク３１，６１と、熱源ユニット２，５の熱交換器２６１，５２とに対する循環湯水の流れ方向を特定の一方向にすることができ、これにより、図１（ｂ）の如く従来においては誤接続となる接続形態であっても、図１（ａ）の如く本来正しい接続形態の場合と同様に熱回収のための循環運転を正常に行うことができるようになる。
【００１８】
＜第１実施形態＞
図２は、本発明の第１実施形態に係る貯湯給湯システムとして、燃料電池装置により構成された熱源ユニット２と、貯湯ユニット３とを備えて構成されたものを示す。以下、熱源ユニット２が固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ；Solid Oxide Fuel Cells）により構成された場合を例にして説明するが、燃料電池装置のタイプの如何に拘わらず後述の熱源部（排熱回収用熱交換器２６１）を備えたものであれば、本発明を適用することができる。
【００１９】
熱源ユニット２は、発電部２１と、予熱・蒸発器２２と、燃料ガス回路２３と、改質用空気供給回路２４と、カソード空気供給回路２５と、水供給処理回路２６とを備えている。発電部２１はセルスタック２１１と、改質器２１２と、空気用熱交換器２１３とを備えている。この発電部２１に対する燃料ガス・空気・水蒸気等の供給及び排ガスの排出は、いずれも予熱・蒸発器２２を通して行われるようになっている。この予熱・蒸発器２２に対し燃料ガス供給通路を含む燃料ガス回路２３、改質用空気供給回路２４及びカソード空気供給回路２５が通される一方、予熱用の熱源として発電部２１の側から排ガスが導入され、その後に水供給処理回路２６の排熱回収用熱交換器２６１に導出され、排ガス中の水分回収により得た純水が予熱・蒸発器２２内の燃料ガス回路２３に戻されて水蒸気改質用の水蒸気に変換されるようになっている。
【００２０】
前記セルスタック２１１は、例えば小径円筒形状のアノード(燃料極)と、この外周側を覆う大径円筒形状のカソード(空気極)とが間に電解質を挟んだ状態で同心円状に一体化されたセルを備えたものである。アノードや、カソードはいずれもＮｉ等の金属酸化物を含有するセラミックスにより形成されたものであり、電解質は例えばＹＳＺ（イットリウム安定化ジルコニア）等の固体酸化物により形成されたものである。
【００２１】
セルのアノードの内孔に対し改質器２１２から水蒸気改質により原燃料の燃料ガスよりも水素リッチとされた燃料ガスが下端から上端に向けて流され、又、カソードの外周面に空気用熱交換器２１３から酸素含有ガスとしてのカソード空気が供給されるようになっている。カソードではカソード空気の酸素が酸素イオンとなって電解質を通り、アノードでは燃料ガスの水素と反応して水（水蒸気）を生成する一方、その際に生じた電子が回路を通してカソード側に移動して酸素を再びイオン化するということを繰り返して発電される。アノードの内孔に供給された燃料ガスは前記反応に利用された後、オフガスとして改質器バーナに導かれて燃焼用の燃料として利用されるようになっている。又、カソード空気は上方に排気され、改質器バーナからの燃焼排ガスと共に、排ガスとして予熱・蒸発器２２に送られるようになっている。その際、前記排ガスは空気を加熱するための熱源として空気用熱交換器２１３を通過するようになっている。
【００２２】
燃料ガス回路２３には予熱・蒸発器２２に入る前に改質用空気供給回路２４が合流するようになっている。そして、改質用空気供給回路２４が合流された燃料ガス回路２３には、予熱・蒸発器２２内において、水供給処理回路２６から純水が供給され、この純水が予熱・蒸発器２２において水蒸気に蒸発した状態で改質器２１２に送られるようになっている。
【００２３】
水供給処理回路２６は、排熱回収用熱交換器２６１で発生した凝縮水（ドレン水）をドレン回収部２６２で集水し、集水された凝縮水の精製及び精製後の純水の貯留、並びに、貯留した純水を水蒸気として再利用すべく前記予熱・蒸発器２２への供給をそれぞれ行う回路である。排熱回収用熱交換器２６１においては、貯湯ユニット３から循環供給される循環湯水を冷却水として、予熱・蒸発器２２を通過した後の排ガスと熱交換させることで、排ガスに含まれる水分を凝縮させて水回収するようになっている。図例の水供給処理回路２６には、集水された凝縮水に対し純水に精製するための精製処理を行うイオン交換樹脂セット２６３と、精製後の純水を貯留する純水タンク２６４と、純水タンク２６４の純水を取水して予熱・蒸発器２２側に一定の小流量で供給するための純水ポンプ２６５と、その際の純水流量を検出する純水流量センサ２６６と、逆止弁２６７とが上流側から順に介装されている。この水供給処理回路２６から予熱・蒸発器２２に供給された純水は予熱・蒸発器２２で蒸発されて水蒸気になって改質器２１２及び発電部２１のアノード側に供給されることになる。
【００２４】
排熱回収用熱交換器２６１が特許請求の範囲の熱源部を構成し、この排熱回収用熱交換器２６１には、図３に詳細を示すように排熱回収用熱交換器２６１を挟んで一対の接続口１３，１４間に延びる循環流路部２８が接続されている。循環流路部２８は、接続口１３から排熱回収用熱交換器２６１の入口に延びる戻り側循環流路部２８ａと、排熱回収用熱交換器２６１の出口から接続口１４に延びる往き側循環流路部２８ｂとから構成されており、戻り側循環流路部２８ａには循環ポンプ２７が介装されている。なお、循環ポンプ２７の介装位置は、熱源ユニット２の側、つまり循環流路部２８であれば、いずれでもよく、例えば往き側循環流路部２８ｂに介装されていてもよい。
【００２５】
図２の例の貯湯ユニット３は、貯湯部としての貯湯タンク３１、貯湯タンク３１と前記排熱回収用熱交換器２６１との間で湯水を循環供給させて熱回収を行うための循環流路部３２、貯湯タンク３１に外部からの給水を入水させる入水路３３、貯湯タンク３１の頂部から給湯のために出湯させる出湯路３４、貯湯タンク３１内の湯水が給湯に必要な温度よりも低温であるときに燃焼作動させて補助加熱する補助熱源機３５を備えて構成されている。この貯湯ユニット３では、熱源ユニット２の側に介装された循環ポンプ２７を作動させて、貯湯タンク３１の底部から排熱回収用熱交換器２６１に循環供給した湯水を排ガスとの熱交換により加熱・昇温させた上で貯湯タンク３１の頂部に戻すことで、排ガスから熱回収した熱が貯湯タンク３１に湯の状態で蓄熱されることになる。そして、この貯湯タンク３１内の湯を出湯路３４から取りだして、補助熱源機３５で補助加熱した上で、あるいは、補助加熱することなく、給湯栓３６に給湯したり、浴槽３７に注湯したり、し得ることになる。
【００２６】
前記の循環流路部３２は、貯湯タンク３１の底部から接続口１１まで延びる戻り側循環流路部３２ａと、接続口１２から貯湯タンク３１の頂部まで延びる往き側循環流路部３２ｂとから構成されており、これら戻り側及び往き側の循環流路部３２ａ，３２ｂにまたがった状態で流通方向規制手段４が介装されている。そして、貯湯ユニット３と熱源ユニット２とが一対の接続用循環配管１５，１５で互いに接続されて、貯湯ユニット３側の循環流路部３２と、熱源ユニット２側の循環流路部２８と共に、熱回収用の循環回路が構成されている。図３（ａ）の本来であれば正しい接続例とされる接続形態では、接続口１１と１３とが接続用循環配管１５で接続され、接続口１２と１４とが接続用循環配管１５で接続されている。又、図３（ｂ）の本来であれば誤接続例とされる接続形態では、接続口１１と１４とが接続用循環配管１５で接続され、接続口１２と１３とが接続用循環配管１５で接続されている。ここで、「戻り側」とは貯湯タンク３１の底部から排熱回収用熱交換器２６１の入口に向かう流れ方向のことをいい、「往き側」とは排熱回収用熱交換器２６１の出口から貯湯タンク３１の頂部に向かう流れ方向のことをいう。つまり、熱源部である排熱回収用熱交換器２６１を基準にして、出て行く側を往き側、入ってくる側を戻り側と定義する。これら「戻り側」，「往き側」に基づく流れ方向は、循環ポンプ２７の吸引側あるいは吐出側に基づく流れ方向とは異なる概念である。
【００２７】
流通方向規制手段４は、図４にも詳細を示すように、互いに平行に配置される戻り側循環流路部３２ａの一部及び往き側循環流路部３２ｂの一部と、互いに交差するように配置される第１連通流路部３２ｃ及び第２連通流路部３２ｄと、第１〜第４の４つの逆止弁４１〜４４とを備えて構成されたものである。すなわち、流通方向規制手段４は、戻り側循環流路部３２ａに対し介装されて戻り側方向（貯湯タンク３１底部から接続口１１に向かう流通方向）にのみ流通を許容する第１逆止弁４１と、往き側循環流路部３２ｂに対し介装されて往き側（接続口１２から貯湯タンク３１頂部に向かう流通方向）にのみ流通を許容する第２逆止弁４２と、第１逆止弁４１の上流側位置の戻り側循環流路部３２ａから第２逆止弁４２の上流側の往き側循環流路部３２ｂに連通する第１連通流路部３２ｃと、この第１連通流路部３２ｃに対し介装されて戻り側循環流路部３２ａから往き側循環流路部３２ｂへ向かう側にのみ流通を許容する第３逆止弁４３と、第１逆止弁４１の下流側位置の戻り側循環流路部３２ａから第２逆止弁４２の下流側の往き側循環流路部３２ｂに連通する第２連通流路部３２ｄと、この第２連通流路部３２ｄに対し介装されて戻り側循環流路部３２ａから往き側循環流路部３２ｂへ向かう側にのみ流通を許容する第４逆止弁４４とを備えて構成されている。
【００２８】
以上の第１実施形態の場合、例えば一対の接続用循環配管１５，１５が現場施工により図３（ａ）に示す接続形態に接続されている場合には、循環ポンプ２７が作動されると、その吸引力が接続口１３，接続用循環配管１５，接続口１１，第１逆止弁４１及び戻り側循環流路部３２ａを介して貯湯タンク３１の底部に対し作用し、これにより、貯湯タンク３１の底部からの低温の湯水が、戻り側循環流路部３２ａ，第１逆止弁４１，接続口１１，接続用循環配管１５，接続口１３，循環ポンプ２７及び戻り側循環流路部２８ａを通して、排熱回収用熱交換器２６１の入口から内部に導入されることになる（図３（ａ）の破線の矢印参照）。そして、排熱回収用熱交換器２６１において排ガスとの熱交換により加熱されて高温になった湯水が、排熱回収用熱交換器２６１の出口から導出され、次いで、往き側循環流路部２８ｂ，接続口１４，接続用循環配管１５，接続口１２，第２逆止弁４２及び往き側循環流路部３２ｂを通して貯湯タンク３１の頂部に供給されることになる（同図の実線の矢印参照）。
【００２９】
この際、戻り側循環流路部３２ａ側から第１連通流路３２ｃ及び第２連通流路３２ｄには前記の循環ポンプ２７の吸引圧が作用する一方、逆に、往き側循環流路部３２ｂ側から第１連通流路３２ｃ及び第２連通流路３２ｄには前記の循環ポンプ２７の吐出圧が作用することになる。このため、第１連通流路３２ｃの第３逆止弁４３及び第２連通流路３２ｄの第４逆止弁４４は共に閉止状態に維持され、第１連通流路３２ｃ及び第２連通流路３２ｄは共に遮断状態に維持されることになる。この結果、貯湯タンク３１の底部から吸引された低温湯水は戻り側循環流路部３２ａを通して接続口１１の側に対してのみ流れる一方、接続口１２から貯湯ユニット３に吐出された高温湯水は往き側循環流路部３２ｂを通して貯湯タンク３１の頂部の側に対してのみ流れることになる。
【００３０】
逆に、一対の接続用循環配管１５，１５が現場施工により図３（ｂ）に示す接続形態に接続されている場合には、循環ポンプ２７が作動されると、その吸引力が接続口１３，接続用循環配管１５，接続口１２，第１連通流路３２ｃ，第３逆止弁４３及び戻り側循環流路部３２ａを介して貯湯タンク３１の底部に対し作用し、これにより、貯湯タンク３１の底部からの低温の湯水が、戻り側循環流路部３２ａ，第１連通流路３２ｃ，第３逆止弁４３，接続口１２，接続用循環配管１５，接続口１３，循環ポンプ２７及び戻り側循環流路部２８ａを通して、排熱回収用熱交換器２６１の入口から内部に導入されることになる（図３（ｂ）の破線の矢印参照）。そして、排熱回収用熱交換器２６１において排ガスとの熱交換により加熱されて高温になった湯水が、排熱回収用熱交換器２６１の出口から導出され、次いで、往き側循環流路部２８ｂ，接続口１４，接続用循環配管１５，接続口１１，第２連通流路部３２ｄ，第４逆止弁４４及び往き側循環流路部３２ｂを通して貯湯タンク３１の頂部に供給されることになる（同図の実線の矢印参照）。
【００３１】
この際、往き側循環流路部３２ｂ側から第２逆止弁４２には前記の循環ポンプ２７の吸引圧が作用する一方、逆に、往き側循環流路部３２ｂ側から第１逆止弁４１には前記の循環ポンプ２７の吐出圧が作用することになる。このため、第２逆止弁４２及び第１逆止弁４１は共に閉止状態に維持されることになる。この結果、貯湯タンク３１の底部から吸引された低温湯水を第１連通流路部３２ｃを通して接続口１２の側に対してのみ流すことができる一方、接続口１１から貯湯ユニット３に吐出された高温湯水を第２連通流路部３２ｄ及び往き側循環流路部３２ｂの下流側部分を通して貯湯タンク３１の頂部の側にのみ流すことができるようになる。
【００３２】
以上より、貯湯ユニット３と熱源ユニット２とが、一対の接続用循環配管１５，１５により、従来においては誤接続となる接続形態で接続された場合（図３（ｂ）に示す場合）であっても、何らの判定や切換制御を必要とすることなく、図３（ａ）の如く本来正しい接続形態の場合と同様に熱回収のための循環運転を正常に行うことができるようになる。すなわち、貯湯タンク３１の底部から取り出した低温湯水を排熱回収用熱交換器２６１の入口から導入する一方、その熱交換器２６１の出口から導出された高温湯水を貯湯タンク３１の頂部に供給するという、正常な循環流の流れで循環運転を行うことができるようになる。このため、従来の誤接続対策に係る技術の如く誤接続発生の判定を行うための温度センサの設置や、判定に基づく対策制御等を省略することができ、コスト低減化や省力化を図ることができる。
【００３３】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る貯湯給湯システムとして、冷媒を循環させて冷凍サイクルを実現させるヒートポンプ装置により構成された熱源ユニット５と、貯湯ユニット６とを備えて構成されたものを示す。この熱源ユニット５は、冷凍サイクルを利用して貯湯ユニット６から循環される湯水（熱媒）を熱交換加熱し得るように構成されている。
【００３４】
熱源ユニット５は、圧縮機５１と、凝縮熱交換器（凝縮器）５２と、減圧手段である膨張弁５３と、蒸発熱交換器（蒸発器）５４とを冷媒循環配管５５で順に接続して、冷媒（例えばプロパン等のＨＣ系冷媒やＣＯ２）を循環させる冷媒循環回路を構成したものである。又、貯湯ユニット６は、貯湯部としての貯湯タンク６１と、貯湯タンク６１内に貯留された湯水を前記凝縮熱交換器５２との間で循環させる水循環流路６２と、貯湯タンク６１の底部から水を熱源ユニット５側の凝縮熱交換器５２へ圧送すると共に、熱交換加熱後に凝縮熱交換器５２から貯湯タンク６１の頂部へと導く循環ポンプ６３とを備えて構成されている。
【００３５】
熱源ユニット５の側では、圧縮機５１で圧縮されることで高温状態の冷媒が圧縮機５１から冷媒循環配管５５に吐出された後、凝縮熱交換器５２に導入されるようになっている。凝縮熱交換器５２は、冷媒循環配管５５の一部が内部に通される一方、これとは逆方向から戻り側の水循環流路部５６ａの一部が内部に通されて、両者間で熱交換するようになっている。すなわち、冷媒循環配管５５に圧縮機５１から吐出された高温状態の冷媒と、循環ポンプ６３により貯湯タンク６１の底部から供給された低温の湯水とが熱交換され、この湯水が熱交換加熱されて高温の湯水となり、その熱交換により熱が奪われた冷媒は凝縮する。
【００３６】
前記の凝縮熱交換器５２が特許請求の範囲の熱源部を構成し、この凝縮熱交換器５２には、図６にも示すように凝縮熱交換器５２を挟んで一対の接続口１３，１４間に延びる循環流路部５６が接続されている。循環流路部５６は、接続口１３から凝縮熱交換器５２の水入口に延びる戻り側循環流路部５６ａと、凝縮熱交換器５２の水出口から接続口１４に延びる往き側循環流路部５６ｂとから構成され、凝縮熱交換器５２の水入口に低温湯水が導入され、凝縮熱交換器５２の水出口から高温湯水が導出されるようになっている。そして、これら戻り側及び往き側の水循環流路部５６ａ，５６ｂにまたがって流通方向規制手段７が設けられている。この流通方向規制手段７の詳細については後述する。
【００３７】
図５に戻り、膨張弁５３は凝縮熱交換器５２で凝縮した冷媒を減圧するものであり、この膨張弁５３により膨張されて減圧された冷媒が蒸発熱交換器５４に送られる。蒸発熱交換器５４は、ファンモータにより回転作動されて外気を送風するファン５４ａを備え、この外気と、膨張弁５３により減圧された冷媒とを熱交換させることで、冷媒を蒸発させて気相状態に変換するようになっている。そして、蒸発熱交換器５４での熱交換器により気相状態になった冷媒が再び前記の圧縮機５１において圧縮されて高温状態になる。
【００３８】
一方、貯湯ユニット６の水循環流路６２は、循環ポンプ６３が介装されこの循環ポンプ６３の作動により貯湯タンク６１の底部から低温の湯水を接続口１１まで導く戻り側循環流路部６２ａと、熱源ユニット５の凝縮熱交換器５２で加熱されて高温となった湯水を接続口１２から貯湯タンク６１の頂部まで導く往き側循環流路部６２ｂとで構成されている。そして、貯湯タンク６１に貯留された湯は、以後、給湯に利用されることになり、その給湯使用により貯湯タンク６１内の湯水量が減れば、その分だけ給水されるようになっている。なお、給湯に係る構成は種々のものがあり、例えば図２の例の構成を適用してもよいし、その他の構成を適用してもよい。なお、図例では、循環ポンプ６３が戻り側循環流路部６２ａに介装された例を示したが、これに限らず、循環ポンプ６３は貯湯ユニット６の循環流路部６２に介装されていればよく、往き側循環流路部６２ｂに介装されていてもよい。この場合でも、この第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３９】
そして、貯湯ユニット６と熱源ユニット５とが一対の接続用循環配管１５，１５で互いに接続されて、貯湯ユニット６側の循環流路部６２と、熱源ユニット５側の循環流路部５６と共に、熱回収用の循環回路が構成されることになる。図６（ａ）の本来であれば正しい接続例とされる接続形態では、接続口１１と１３とが接続用循環配管１５で接続され、接続口１２と１４とが接続用循環配管１５で接続されている。又、図６（ｂ）の本来であれば誤接続例とされる接続形態では、接続口１１と１４とが接続用循環配管１５で接続され、接続口１２と１３とが接続用循環配管１５で接続されている。ここで、「戻り側」とは貯湯タンク６１の底部から凝縮熱交換器５２の水入口に向かう流れ方向のことをいい、「往き側」とは凝縮熱交換器５２の水出口から貯湯タンク６１の頂部に向かう流れ方向のことをいう。つまり、第１実施形態と同様に、熱源部である凝縮熱交換器５２を基準にして、出て行く側を往き側、入ってくる側を戻り側と定義する。又、これら「戻り側」，「往き側」に基づく流れ方向は、第１実施形態と同様に、循環ポンプ６３の吸引側あるいは吐出側に基づく流れ方向とは異なる概念である。
【００４０】
流通方向規制手段７は、図７にも詳細を示すように、互いに平行に配置される戻り側循環流路部５６ａの一部及び往き側循環流路部５６ｂの一部と、互いに交差するように配置される第１連通流路部５６ｃ及び第２連通流路部５６ｄと、第１〜第４の４つの逆止弁４１〜７４とを備えて構成されたものである。すなわち、流通方向規制手段７は、戻り側循環流路部５６ａに対し介装されて戻り側方向（接続口１３から凝縮熱交換器５２の水入口に向かう流通方向）にのみ流通を許容する第１逆止弁７１と、往き側循環流路部５６ｂに対し介装されて往き側（凝縮熱交換器５２の水出口から接続口１４に向かう流通方向）にのみ流通を許容する第２逆止弁７２と、第２逆止弁７２の下流側位置の往き側循環流路部５６ｂから第１逆止弁７１の下流側の戻り側循環流路部５６ａに連通する第１連通流路部５６ｃと、この第１連通流路部５６ｃに対し介装されて往き側循環流路部５６ｂから戻り側循環流路部５６ａへ向かう側にのみ流通を許容する第３逆止弁７３と、第１逆止弁７１の上流側位置の戻り側循環流路部５６ａから第２逆止弁７２の上流側の往き側循環流路部５６ｂに連通する第２連通流路部５６ｄと、この第２連通流路部５６ｄに対し介装されて往き側循環流路部５６ｂから戻り側循環流路部５６ａへ向かう側にのみ流通を許容する第４逆止弁７４とを備えて構成されている。
【００４１】
以上の第２実施形態の場合、例えば一対の接続用循環配管１５，１５が現場施工により図６（ａ）に示す接続形態に接続されている場合には、循環ポンプ６３が作動されると、その吸引力が満水状態の貯湯タンク６１，往き側循環流路部６２ｂ，接続口１２，接続用循環配管１５，接続口１４，第２逆止弁７２及び往き側循環流路部５６ｂを介して凝縮熱交換器５２の水出口に対し作用し、これにより、凝縮熱交換器５２の水出口からの高温の湯水が、往き側循環流路部５６ｂ，第２逆止弁７２，接続口１４，接続用循環配管１５，接続口１２，往き側循環流路部６２ｂを通して、貯湯タンク６１の頂部から内部に導入されることになる（図６（ａ）の実線の矢印参照）。一方、循環ポンプ６３から吐出された貯湯タンク６１の底部からの低温湯水が、戻り側循環流路部６２ａ，接続口１１，接続用循環配管１５，接続口１３，第１逆止弁７１及び戻り側循環流路部５６ａを通して凝縮熱交換器５２の水入口に供給されることになる（同図の破線の矢印参照）。
【００４２】
この際、往き側循環流路部５６ｂ側から第１連通流路５６ｃ及び第２連通流路５６ｄには前記の循環ポンプ６３の吸引圧が作用する一方、逆に、戻り側循環流路部５６ｂ側から第１連通流路５６ｃ及び第２連通流路５６ｄには前記の循環ポンプ６３の吐出圧が作用することになる。このため、第１連通流路５６ｃの第３逆止弁７３及び第２連通流路５６ｄの第４逆止弁７４は共に閉止状態に維持され、第１連通流路５６ｃ及び第２連通流路５６ｄは共に遮断状態に維持されることになる。この結果、貯湯タンク６１の底部から取り出されて循環ポンプ６３から吐出された低温湯水は接続口１１，１３及び戻り側循環流路部５６ａを通して凝縮熱交換器５２の水入口の側に対してのみ流れる一方、凝縮熱交換器５２の水出口から導出された高温湯水は往き側循環流路部５６ｂの第２逆止弁７２，接続口１４，１２及び往き側循環流路部６２ｂを通して貯湯タンク６１の頂部の側に対してのみ流れることになる。
【００４３】
逆に、一対の接続用循環配管１５，１５が現場施工により図６（ｂ）に示す接続形態に接続されている場合には、循環ポンプ６３が作動されると、その吸引力が満水状態の貯湯タンク６１，往き側循環流路部６２ｂ，接続口１２，接続用循環配管１５，接続口１３，第２連通流路５６ｄ，第４逆止弁７４及び往き側循環流路部５６ｂを介して凝縮熱交換器５２の水出口に対し作用し、これにより、凝縮熱交換器５２の水出口からの高温の湯水が、往き側循環流路部５６ｂ，第２連通流路５６ｄの第４逆止弁７４，接続口１３，接続用循環配管１５，接続口１２，往き側循環流路部６２ｂを通して、貯湯タンク６１の頂部から内部に導入されることになる（図６（ｂ）の実線の矢印参照）。一方、循環ポンプ６３から吐出された貯湯タンク６１の底部からの低温湯水が、戻り側循環流路部６２ａ，接続口１１，接続用循環配管１５，接続口１４，第１連通流路部５６ｃ及び第３逆止弁７３を通して凝縮熱交換器５２の水入口に供給されることになる（同図の破線の矢印参照）。
【００４４】
この際、接続口１３側から第１逆止弁７１には前記の循環ポンプ６３の吸引圧が作用する一方、逆に、接続口１４側から第２逆止弁７２には前記の循環ポンプ６３の吐出圧が作用することになる。このため、第１逆止弁７１及び第２逆止弁７２は共に閉止状態に維持されることになる。この結果、循環ポンプ６３から吐出された貯湯タンク６１の底部からの低温湯水を第１連通流路部５６ｃを通して凝縮熱交換器５２の水出口の側に対してのみ流すことができる一方、凝縮熱交換器５２の水出口から導出された高温湯水を第２連通流路部５６ｄを通して貯湯タンク６１の頂部の側にのみ流すことができるようになる。
【００４５】
以上より、第２実施形態においても、貯湯ユニット６と熱源ユニット５とが、一対の接続用循環配管１５，１５により、従来においては誤接続となる接続形態で接続された場合（図６（ｂ）に示す場合）であっても、その一対の接続用循環配管１５，１５を挟んで循環ポンプ６３が設置された貯湯ユニット６とは異なる側の熱源ユニット５に対し流通方向規制手段７を設けることで、第１実施形態と同様に、何らの判定や切換制御を必要とすることなく、図６（ａ）の如く本来正しい接続形態の場合と同様に熱回収のための循環運転を正常に行うことができるようになる。すなわち、貯湯タンク６１の底部から取り出した低温湯水を凝縮熱交換器５２の水入口から導入する一方、その凝縮熱交換器５２の水出口から導出された高温湯水を貯湯タンク６１の頂部に供給するという、正常な循環流の流れで循環運転を行うことができるようになる。このため、従来は、誤接続状態のまま熱回収のための循環運転を行った場合に、貯湯タンクの底部から取り出された低温湯水が凝縮熱交換器に対し逆流状態で流されてしまう結果、熱交換による熱回収の効率が低下してしまうという事態の発生を、確実に回避することができる一方、従来の誤接続対策に係る技術の如く誤接続発生の判定を行うための温度センサの設置や、判定に基づく対策制御等を省略することができ、コスト低減化や省力化を図ることができる。
【００４６】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は前記第１及び第２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、前記第１及び第２実施形態では、流通方向規制手段４，７を貯湯ユニット３内又は熱源ユニット５内に介装・設置した例を示したが、流通方向規制手段４，７を独立した接続継手の形態に構成し、これを既に独立した製品として製造された貯湯ユニット又は熱源ユニットの接続口１１，１２又は１３，１４に対し後付けにより取り付けるようにしてもよい。例えば図８には貯湯ユニット３′に対し接続継手として構成した流通方向規制手段４ａを連結した例を示している。
【００４７】
図８の流通方向規制手段４ａは、ハウジング４０内に互いに平行に戻り側循環流路部３２０ａと往き側循環流路部３２０ｂとを配置して、戻り側循環流路部３２０ａの上流端を接続口１１０ａ、下流端を接続口１１０ｂとする一方、往き側循環流路部３２０ｂの上流端を１２０ｂ、下流端を接続口１２０ａとする。又、前記の戻り側循環流路部３２０ａと往き側循環流路部３２０ｂとの間を互いに交差するように連通させる第１連通流路部３２ｃ及び第２連通流路部３２ｄを配置し、所定位置に第１〜第４の４つの逆止弁４１〜４４を次のように所定の流通方向のみの流通を許容するように介装して構成したものである。すなわち、戻り側循環流路部３２０ａに対し第１逆止弁４１を戻り側方向（接続口１１０ａから接続口１１０ｂに向かう流通方向）にのみ流通を許容するように介装し、往き側循環流路部３２０ｂに対し第２逆止弁４２を往き側（接続口１２０ｂから接続口１２０ａに向かう流通方向）にのみ流通を許容するように介装し、第１連通流路部３２ｃに対し第３逆止弁４３を戻り側循環流路部３２０ａから往き側循環流路部３２０ｂへ向かう側にのみ流通を許容するように介装し、第２連通流路部３２ｄに対し第４逆止弁４４を戻り側循環流路部３２ａから往き側循環流路部３２ｂへ向かう側にのみ流通を許容するように介装する。そして、貯湯ユニット３′の接続口１１に流通方向規制手段４ａの接続口１１０ａを接続し、同様に接続口１２に接続口１２０ａを接続して、流通方向規制手段４ａを貯湯ユニット３′に連結する。
【００４８】
又、以上の実施形態とは別の構成にて流通方向規制手段を構成することもできる。すなわち、図９に例示するようなパイロット圧により切換作動するスプール切換弁装置により構成された流通方向規制手段８を用いることができる。すなわち、このような流通方向規制手段８としては、４方向４ポート２位置のパイロット操作切換弁により構成すればよく、循環ポンプ２７からの吐出圧又は吸引圧が作用することになる側である接続口１２又は１１の循環流路部３２ｂ，３２ａからパイロット作動圧を受けて作動するスプール弁８１を備えて構成されている。図例の正常な接続形態のときに循環ポンプ２７からの吐出圧を往き側循環流路部２８ｂ及び接続口１４，１２の側からパイロット作動圧（符号８２参照）として一端（図９の上端）に受けて、スプール弁８１は正位置に作動することになる。これにより、接続口１２は往き側循環流路部３２ｂと互いに連通し、戻り側循環流路部３２ａは接続口１１と互いに連通することになる。もしも、一対の接続用循環配管１５，１５が互い違いの接続形態（図３（ｂ）参照）であれば、循環ポンプ２７の吐出圧は接続口１１の側から作用するため、これがパイロット作動圧（符号８３参照）としてスプール弁８１の他端（図９の下端）に受けて、スプール弁８１は逆位置に作動することになる。これにより、接続口１１は往き側循環流路部３２ｂと互いに連通し、戻り側循環流路部３２ａは接続口１２と互いに連通することになる。
【００４９】
前記第１又は第２実施形態では、貯湯タンク３１，６１内の湯水を熱媒として直接に熱源ユニット２，５との間で循環させているが、これに限らず、不凍液等の熱媒を貯湯ユニットと熱源ユニットとの間で循環させる一方、貯湯ユニット側で貯湯タンク内の湯水と熱媒とを互いに熱交換させることで、貯湯タンク内に蓄熱するように構成されている貯湯給湯システムに本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
２，５ 熱源ユニット
３，３′，６ 貯湯ユニット
４，４ａ，７，８ 流通方向規制手段
１５ 接続用循環配管
２７，６３ 循環ポンプ
２８，５６ 循環流路部（熱源ユニットの循環流路部）
３１，６１ 貯湯タンク（貯湯部）
３２，６２ 循環流路部（貯湯ユニットの循環流路部）
３２ａ，５６ａ，３２０ａ 戻り側循環流路部
３２ｂ，５６ｂ，３２０ｂ 往き側循環流路部
３２ｃ 第１連通流路部
３２ｄ 第２連通流路部
４１，７１ 第１逆止弁（戻り側循環流路部の逆止弁）
４２，７２ 第２逆止弁（往き側循環流路部の逆止弁）
４３，７３ 第３逆止弁（第１連通流路部の逆止弁）
４４，７４ 第４逆止弁（第２連通流路部の逆止弁）
５２ 凝縮熱交換器（熱源部）
２６１ 排熱回収用熱交換器（熱源部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源部を有する熱源ユニット、貯湯部を有する貯湯ユニットと、これら熱源ユニット及び貯湯ユニットを互いに接続する一対の接続用循環配管と、この一対の接続用循環配管により熱源ユニット及び貯湯ユニットの双方の循環流路部が互いに接続されることで構成される熱回収用循環流路と、その作動により熱媒を前記熱回収用循環流路に循環させる循環ポンプとを備え、前記循環ポンプの作動により前記貯湯ユニットの貯湯部から供給された熱媒が前記熱源ユニットの熱源部で加熱された上で前記貯湯ユニットに戻されて貯湯部において蓄熱されるように構成された貯湯給湯システムであって、
前記熱回収用循環流路内において前記熱源部及び貯湯部に対する熱媒の流通方向を特定の一方向に規制する流通方向規制手段を備え、
前記循環ポンプが前記熱源ユニット及び貯湯ユニットの内のいずれか一側のユニットの循環流路部に介装される一方、前記流通方向規制手段は、前記一対の接続用循環配管を挟んで前記循環ポンプが設けられていない側のユニットの循環流路部に介装されている
ことを特徴とする貯湯給湯システム。
【請求項２】
請求項１に記載の貯湯給湯システムであって、
前記流通方向規制手段は、
戻り側及び往き側の一対の循環流路部と、
戻り側及び往き側の互いに逆向きの流れ方向にのみ流れるよう前記一対の循環流路部にそれぞれ介装された逆止弁と、
前記戻り側循環流路部の逆止弁よりも上流側位置から前記往き側循環流路部の逆止弁よりも上流側位置まで延びて互いに連通する第１連通流路部と、
前記循環ポンプの作動により作用することになる吸引圧又は吐出圧を受けて前記戻り側循環流路部の逆止弁が閉じるときに流通を許容するよう前記第１連通流路に介装された逆止弁と、
前記戻り側循環流路部の逆止弁よりも下流側位置から前記往き側循環流路部の逆止弁よりも下流側位置まで延びて互いに連通する第２連通流路部と、
前記循環ポンプの作動により作用することになる吸引圧又は吐出圧を受けて前記往き側循環流路部の逆止弁が閉じるときに流通を許容するよう前記第２連通流路に介装された逆止弁とを備えている、貯湯給湯システム。
【請求項１】
熱源部を有する熱源ユニット、貯湯部を有する貯湯ユニットと、これら熱源ユニット及び貯湯ユニットを互いに接続する一対の接続用循環配管と、この一対の接続用循環配管により熱源ユニット及び貯湯ユニットの双方の循環流路部が互いに接続されることで構成される熱回収用循環流路と、その作動により熱媒を前記熱回収用循環流路に循環させる循環ポンプとを備え、前記循環ポンプの作動により前記貯湯ユニットの貯湯部から供給された熱媒が前記熱源ユニットの熱源部で加熱された上で前記貯湯ユニットに戻されて貯湯部において蓄熱されるように構成された貯湯給湯システムであって、
前記熱回収用循環流路内において前記熱源部及び貯湯部に対する熱媒の流通方向を特定の一方向に規制する流通方向規制手段を備え、
前記循環ポンプが前記熱源ユニット及び貯湯ユニットの内のいずれか一側のユニットの循環流路部に介装される一方、前記流通方向規制手段は、前記一対の接続用循環配管を挟んで前記循環ポンプが設けられていない側のユニットの循環流路部に介装されている
ことを特徴とする貯湯給湯システム。
【請求項２】
請求項１に記載の貯湯給湯システムであって、
前記流通方向規制手段は、
戻り側及び往き側の一対の循環流路部と、
戻り側及び往き側の互いに逆向きの流れ方向にのみ流れるよう前記一対の循環流路部にそれぞれ介装された逆止弁と、
前記戻り側循環流路部の逆止弁よりも上流側位置から前記往き側循環流路部の逆止弁よりも上流側位置まで延びて互いに連通する第１連通流路部と、
前記循環ポンプの作動により作用することになる吸引圧又は吐出圧を受けて前記戻り側循環流路部の逆止弁が閉じるときに流通を許容するよう前記第１連通流路に介装された逆止弁と、
前記戻り側循環流路部の逆止弁よりも下流側位置から前記往き側循環流路部の逆止弁よりも下流側位置まで延びて互いに連通する第２連通流路部と、
前記循環ポンプの作動により作用することになる吸引圧又は吐出圧を受けて前記往き側循環流路部の逆止弁が閉じるときに流通を許容するよう前記第２連通流路に介装された逆止弁とを備えている、貯湯給湯システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−６８３９３（Ｐ２０１３−６８３９３Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０９１３９（Ｐ２０１１−２０９１３９）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００４７０９）株式会社ノーリツ (1,293)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００４７０９）株式会社ノーリツ (1,293)
【Ｆターム（参考）】
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