密閉式貯湯タンク
【課題】複数のタンクユニット間を接続する連結配管に設けた電気ヒータに適宜のタイミングで通電することにより、凍結防止と温水の保温とを併せて実現することができる密閉式貯湯タンクを提供することを目的とする。
【解決手段】連結配管２２を介して接続された複数のタンクユニット２０，２１と、連結配管２２に設けられた電気ヒータ２５と、一のタンクユニット２０上部の温水温度および連結配管２２位置の温水温度に応答し、連結配管２２位置の温水温度が予め設定された凍結防止温度以下のとき、または一のタンクユニット２０上部の温水温度が温水の有無を確かめるために予め設定された第１の設定温度以上で、かつ連結配管２２位置の温水温度が保温を必要とする予め設定された第２の設定温度以下のとき、電気ヒータ２５に通電する手段と、を備えている。
【解決手段】連結配管２２を介して接続された複数のタンクユニット２０，２１と、連結配管２２に設けられた電気ヒータ２５と、一のタンクユニット２０上部の温水温度および連結配管２２位置の温水温度に応答し、連結配管２２位置の温水温度が予め設定された凍結防止温度以下のとき、または一のタンクユニット２０上部の温水温度が温水の有無を確かめるために予め設定された第１の設定温度以上で、かつ連結配管２２位置の温水温度が保温を必要とする予め設定された第２の設定温度以下のとき、電気ヒータ２５に通電する手段と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源機（給湯機）で製造された温水を貯湯タンクに貯え、それを適宜所要箇所に給湯する給湯システムに用いられる密閉式貯湯タンクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプ、ボイラ、太陽熱コレクター等の熱源機器（給湯機）で製造された温水を貯湯タンクに貯え、それを適宜所要箇所に給湯する給湯システムに用いられる密閉式貯湯タンクにおいては、一般に、複数のタンクユニットを連結して使用することを許容していないか、もしくは非常に短い数十センチ程度の配管で連結して使用することを許容しているに過ぎない。これは、連結配管が長くなった場合、その連結配管部分で温水（お湯）が冷却され、使用可能温水量が減少するだけでなく、貯湯タンク内に温水と冷水が斑に残る現象が生じる可能性があり、これが給湯時に問題となるためと考えられる。
【０００３】
また、貯湯タンク内の温水を消費したタイミングでは、連結配管内に未沸かし上げの水が存在するケースが想定され、この場合、保温のみに着目して電気ヒータ等で加熱し続けると、電気ヒータで水を沸かすような事態になり、エネルギー消費効率が著しく低下するおそれ。なお、配管の凍結を防止する技術として、特許文献１には、配管温度を感知する配管感知サーモスタットと、このサーモスタットに接続されている発熱部とを備えた発熱体を配管に取付け施工し、該配管の凍結を防止するようにしたものが提示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１７５５３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、特許文献１に示すものでは、低外気温時に連結配管部位において水が凍結するのを防止することは可能であるとしても、連結配管部分での温水の放熱による温度低下を防止することは困難である。一方、給湯システムにおいては、貯湯タンクの容量増大のため、複数のタンクユニットを連結配管により連結して使用するニーズがあり、この場合、複数のタンクユニットを設置する際の自由度を高めるには、連結配管の長さを長くできることがキーポイントとなる。
【０００６】
特に、連結配管が長くなった場合には、連結配管部分において水が凍結するリスクを解消できることはもちろんであるが、連結配管部分で温水が放熱して温度低下する事態を防止する必要があり、従って、如何にして保温するかが課題となる。また、貯湯タンク内の温水を消費したタイミングにおいては、連結配管内に未沸かし上げの水が存在するケースが考えられるため、温水の保温のみに着目し、電気ヒータ等により加熱して保温する構成とした場合、水を電気ヒータで沸かすような事態にもなり兼ねず、この問題を解消することも重要な課題の１つとなる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、複数のタンクユニットを連結配管で接続した構成の密閉式貯湯タンクにあって、連結配管に設けた電気ヒータに適宜のタイミングで通電することにより、凍結防止と温水の保温とを併せて実現することができる密閉式貯湯タンクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明の密閉式貯湯タンクは以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる密閉式貯湯タンクは、熱源機で製造された温水を貯湯タンクに貯え、適宜所要箇所に給湯する給湯システムに用いられる密閉式貯湯タンクであって、一のタンクユニット上部と、他のタンクユニット底部とが連結配管を介して直列に接続され、前記一のタンクユニットが前記熱源機への給水側に、前記他のタンクユニットが前記熱源機からの出湯側に接続されている複数のタンクユニットと、前記連結配管に設けられている電気ヒータと、前記一のタンクユニット上部の温水温度および前記他のタンクユニット底部に接続されている前記連結配管の貯湯時に前記一のタンクユニットへの出口、出湯時に前記他のタンクユニットへの入口となる位置の温水温度に応答し、前記連結配管位置の温水温度が予め設定された凍結防止温度以下のとき、または前記一のタンクユニット上部の温水温度が温水の有無を確かめるために予め設定された第１の設定温度以上で、かつ前記連結配管位置の温水温度が保温を必要とする予め設定された第２の設定温度以下のとき、前記電気ヒータに通電する手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、複数のタンクユニットを連結配管により直列に接続し、その連結配管に電気ヒータを設けるとともに、該電気ヒータに対して、一のタンクユニット上部の温水温度および他のタンクユニット底部に接続されている連結配管の貯湯時に一のタンクユニットへの出口、出湯時に他のタンクユニットへの入口となる位置の温水温度に応答し、該連結配管位置の温水温度が予め設定されている凍結防止温度以下のとき、または一のタンクユニット上部の温水温度が温水の有無を確かめるために予め設定されている第１の設定温度以上で、かつ連結配管位置の温水温度が保温を必要とする予め設定されている第２の設定温度以下のとき、通電する手段を設けているため、複数のタンクユニットを比較的長い連結配管を介して接続せざるを得ない貯湯タンク構造となった場合でも、一のタンクユニット上部の温水温度が第１の設定温度以上で、一のタンクユニット上部に温水が有ることが確認された場合に、連結配管位置の温水温度が保温を必要とする第２の設定温度以下の温度のとき、電気ヒータに通電して連結配管を加熱することにより、連結配管部分での放熱による温水温度の低下を防ぐことができるとともに、連結配管前後が水で外気温が低い場合に、連結配管位置の温水温度が予め設定されている凍結防止温度以下のとき、電気ヒータに通電して連結配管を加熱することにより、連結配管部分での水の凍結を防ぐことができる。従って、貯湯タンクの容量を増大する時のタンクユニットの設置の自由度を高めることができるとともに、連結配管部分での放熱により貯湯タンク内に温水と温度低下した水とが斑に残る現象が生じる可能性や水の凍結による連結配管の破損事故等を解消することができる。また、貯湯タンク内の温水を消費したタイミングでは、連結配管内に未沸かし上げの水が存在するケースが考えられ、この場合、温水の保温のみに着目して電気ヒータで加熱し続けると、水を電気ヒータで沸かすような事態になり兼ねないが、このような事態をも防止することができる。
【００１０】
さらに、本発明の密閉式貯湯タンクは、上記の密閉式貯湯タンクにおいて、前記電気ヒータへの通電手段は、前記一のタンクユニット上部に設置され、温水の有無を確かめるために前記第１の設定温度以上の温度でＯＮ動作する第１サーモスタットと、前記連結配管位置に設置され、前記第１の設定温度よりも高温の保温を必要とする前記第２の設定温度以下の温度でＯＮ動作する第２サーモスタットと、前記連結配管位置に設置され、前記第１の設定温度よりも低温の前記凍結防止温度以下の温度でＯＮ動作する第３サーモスタットと、を備え、前記電気ヒータの電源回路に、前記第１サーモスタットおよび前記第２サーモスタットを直列に接続した回路と前記第３サーモスタットとを並列に接続した並列回路を設けた構成とされていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、電気ヒータへの通電手段が、一のタンクユニット上部に設置され、温水の有無を確かめるために第１の設定温度以上の温度でＯＮ動作する第１サーモスタットと、連結配管位置に設置され、第１の設定温度よりも高温の保温を必要とする第２の設定温度以下の温度でＯＮ動作する第２サーモスタットと、連結配管位置に設置され、第１の設定温度よりも低温の凍結防止温度以下の温度でＯＮ動作する第３サーモスタットと、を備え、電気ヒータの電源回路に、第１サーモスタットおよび第２サーモスタットを直列に接続した回路と第３サーモスタットとを並列に接続した並列回路を設けた構成とされているため、連結配管位置の温度が、第３サーモスタットがＯＮ動作する凍結防止温度以下の温度となったとき、または一のタンクユニット上部のお湯の温度が、第１サーモスタットがＯＮ動作する第１の設定温度以上の温度であって、かつ連結配管位置の温度が、第２サーモスタットがＯＮ動作する第２の設定温度以下の温度となったときに、電気ヒータに通電して連結配管を加熱することができる。従って、保温が必要時における連結配管での放熱による温水の温度低下防止や、連結配管での水の凍結防止等を、３個の第１ないし第３サーモスタットを組み合わせた電気回路の追加のみで簡易に実現することができ、密閉式貯湯タンクの機能向上と信頼性の向上を図ることができる。
【００１２】
さらに、本発明の密閉式貯湯タンクは、上記の密閉式貯湯タンクにおいて、前記第１サーモスタット、前記第２サーモスタットおよび前記第３サーモスタットは、それぞれ適宜幅の温度ヒステリシスを以てＯＦＦ動作する構成とされていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、第１サーモスタット、第２サーモスタットおよび第３サーモスタットが、それぞれ適宜幅の温度ヒステリシスを以てＯＦＦ動作する構成とされているため、各サーモスタットの乱調やハンチングを防止することができるとともに、電気ヒータに対する無用な通電による電力消費を阻止することができる。従って、各サーモスタットの動作を安定化し、電力消費量を低減しつつ、密閉式貯湯タンクにおける温度低下防止や凍結防止機能の向上を図ることができる。
【００１４】
さらに、本発明の密閉式貯湯タンクは、上記の密閉式貯湯タンクにおいて、前記電気ヒータへの通電手段は、前記一のタンクユニットの上部位置に設置され、当該位置の温水温度を検出する第１温度センサと、前記連結配管位置に設置され、当該位置での温水温度を検出する第２温度センサと、前記第１温度センサおよび前記第２温度センサの検出温度に基づいて、前記第２温度センサが前記凍結防止温度以下の温度を検出したとき、または前記第１温度センサが前記一のタンクユニット上部に温水の有無を確認する第１の設定温度以上の温度を検出し、かつ前記第２温度センサが保温を必要とする第２の設定温度以下の温度を検出したときに、前記電気ヒータに通電する制御部と、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、電気ヒータへの通電手段が、一のタンクユニットの上部位置に設置され、当該位置の温水温度を検出する第１温度センサと、連結配管位置に設置され、当該位置での温水温度を検出する第２温度センサと、第１温度センサおよび第２温度センサの検出温度に基づいて、第２温度センサが凍結防止温度以下の温度を検出したとき、または第１温度センサが一のタンクユニット上部に温水の有無を確認する第１の設定温度以上の温度を検出し、かつ第２温度センサが保温を必要とする第２の設定温度以下の温度を検出したときに、電気ヒータに通電する制御部と、を備えているため、第２温度センサが凍結防止温度以下の温度を検出したとき、または第１温度センサが第１の設定温度以上の温度を検出し、かつ第２温度センサが第２の設定温度以下の温度を検出したとき、電気ヒータに通電して連結配管を加熱することができる。従って、保温が必要時における連結配管での放熱による温水の温度低下防止や、連結配管での水の凍結防止等を、２個の温度センサと制御部との組み合わせで実現することができ、密閉式貯湯タンクの機能向上と信頼性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、複数のタンクユニットを比較的長い連結配管を介して接続せざるを得ない貯湯タンク構造となった場合でも、一のタンクユニット上部の温水温度が第１の設定温度以上で、一のタンクユニット上部に温水が有ることが確認された場合に、連結配管位置の温水温度が保温を必要とする第２の設定温度以下の温度のとき、電気ヒータに通電して連結配管を加熱することにより、連結配管部分での放熱による温水温度の低下を防ぐことができるとともに、連結配管前後が水で外気温が低い場合に、連結配管位置の温水温度が予め設定されている凍結防止温度以下のとき、電気ヒータに通電して連結配管を加熱することにより、連結配管部分での水の凍結を防ぐことができるため、貯湯タンクの容量を増大する時のタンクユニットの設置の自由度を高めることができるとともに、連結配管部分での放熱により貯湯タンク内に温水と温度低下した水とが斑に残る現象が生じる可能性や水の凍結による連結配管の破損事故等を解消することができる。また、貯湯タンク内の温水を消費したタイミングでは、連結配管内に未沸かし上げの水が存在するケースが考えられ、この場合、温水の保温のみに着目して電気ヒータで加熱し続けると、水を電気ヒータで沸かすような事態になり兼ねないが、このような事態をも防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る密閉式貯湯タンクを用いた給湯システムの概略構成図である。
【図２】図１に示す密閉式貯湯タンクの連結配管に設けられた電気ヒータに対する電気回路図である。
【図３】図２に示す電気ヒータをＯＮ／ＯＦＦする第１ないし第３サーモスタットの動作説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る密閉式貯湯タンクの連結配管に設けられた電気ヒータに対する制御回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図３を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態に係る密閉式貯湯タンクを用いた給湯システムの概略構成図が示され、図２には、密閉式貯湯タンクの連結配管に設けられた電気ヒータに対する電気回路図である。
給湯システム１は、温水を製造する熱源機（給湯機）２と、該熱源機２で製造された温水を貯え、それを適宜所要箇所に給湯することができる密閉式貯湯タンク３とから構成されている。
【００１９】
熱源機２としては、ヒートポンプ、ボイラ、太陽熱コレクターあるいはそれらを組み合せた熱源機器等を用いることができるが、本実施形態では、ヒートポンプ４を用いた例について説明する。ヒートポンプ４は、圧縮機５、冷媒／水熱交換器６、膨張弁７および蒸発器として機能する空気熱交換器８を冷媒配管９により接続し、閉サイクルの冷凍サイクルを構成したものである。このヒートポンプ４は、圧縮機５で圧縮した高温高圧の冷媒ガスを冷媒／水熱交換器６で放熱させ、その熱で水を加熱して温水を製造するようにしたものであり、冷媒／水熱交換器６に対して密閉式貯湯タンク３側から水を給水するための給水配管１０および給水ポンプ１１と、冷媒／水熱交換器６で製造された温水を出湯するための出湯配管１２を備えている。
【００２０】
ヒートポンプ４で製造された温水を貯え、それを所要の給湯箇所に適宜給湯するための密閉式貯湯タンク３は、複数の第１タンクユニット（一のタンクユニット）２０と第２タンクユニット（他のタンクユニット）２１とから構成されており、その間を連結配管２２により直列に接続した構成とされている。連結配管２２は、一端が第１タンクユニット２０の上部に接続され、他端が第２タンクユニット２１の底部に接続されており、熱源機２に対する給水配管１０と、熱源機２からの出湯配管１２との間において、複数の第１タンクユニット２０と第２タンクユニット２１とを直列に接続している。
【００２１】
熱源機２の給水側に接続されている第１タンクユニット２０の底部には、熱源機２に対する給水配管１０が接続されるとともに、第１タンクユニット２０に対して水道水等を給水するための給水管２３が接続されている。また、熱源機２の出湯側に接続されている第２タンクユニット２１の上部には、熱源機２からの出湯配管１２が接続されている。
【００２２】
このような水配管構成とすることにより、第１タンクユニット２０に対してその底部から給水管２３を介して水道水等の水を給水することができる。この水を実線矢印で示すように、給水配管１０および給水ポンプ１１を経てヒートポンプ４の冷媒／水熱交換器６を供給し、高温高圧の冷媒で加熱することにより温水を製造することができる。こうして製造された温水を、出湯配管１２を介して第２タンクユニット２１の上部からタンクユニット内に導入することにより、複数の第２タンクユニット２１および第１タンクユニット２０内に温水と冷水との温度境界層を形成し、その温度境界層を移動させながら、順次両タンクユニット２０，２１内に所要量の温水を貯湯することができるようになっている。
【００２３】
一方、第１タンクユニット２０および第２タンクユニット２１内に貯湯された高温の温水を、所要箇所に給湯して利用に供する場合、第１タンクユニット２０に対する給水圧を利用することにより、第２タンクユニット２１内に貯湯されている温水から順次、破線矢印で示すように、第２タンクユニット２１の上部より出湯管２４へと送出すことで、所要の給湯箇所での利用に供することができるようになっている。
【００２４】
また、上記の密閉式貯湯タンク３において、複数の第１タンクユニット２０と第２タンクユニット２１とを接続している連結配管２２の外周に、その長さ方向に沿うように電気ヒータ２５が設けられている。更に、この電気ヒータ２５をＯＮ／ＯＦＦするため、第１タンクユニット２０の上部位置に、第１サーモスタット２６が設置され、連結配管２２の貯湯時に第１タンクユニット２０への出口、出湯時に第２タンクユニット２１への入口となる位置に、第２サーモスタット２７および第３サーモスタット２８が設置されている。
【００２５】
第１サーモスタット２６は、第１タンクユニット２０の上部に温水が有るか否かを確かめるためのものであり、この第１サーモスタット２６は、図３に示されるように、例えば５０℃でＯＮ動作、４０℃でＯＦＦ動作するサーモスタットとされている。これは、第１タンクユニット２０内の温水温度が４０℃以下の場合は、保温せずに凍結防止のみを行わせるためである。
【００２６】
また、第２サーモスタット２７は、第１サーモスタット２６がＯＮ動作し、第１タンクユニット２０の上部に５０℃以上の温水が有ると確認されたときに、温水を保温する必要があるか否かを決定するためのものであり、この第２サーモスタット２７は、図３に示されるように、例えば７０℃でＯＮ動作、８０℃でＯＦＦ動作するサーモスタットとされている。これは、温水の温度を７０℃以上で保温したい場合の例であり、保温したい温度に対応して変更することができるものである。
【００２７】
さらに、第３サーモスタット２８は、低外気温時に、連結配管２２内において水が凍結するのを防止するためのものであり、この第３サーモスタット２８は、図３に示されるように、例えば５℃でＯＮ動作、１０℃でＯＦＦ動作するサーモスタットとされている。これは、水の温度が５℃以下となったときに凍結を防止したい場合の例であり、必要に応じて変更することができるものである。
加えて、上記第１サーモスタット２６、第２サーモスタット２７および第３サーモスタット２８には、それぞれ上記したように温度ヒステリシスが設けられているが、この温度ヒステリシスは適宜の幅で設定すればよく、上記の温度幅に限定されるものではない。
【００２８】
この第１サーモスタット２６、第２サーモスタット２７および第３サーモスタット２８の３個のサーモスタットによって、図２に示されるように、電気ヒータ２５に電源２９からの電気を通電する電気回路３０において、第１サーモスタット２６および第２サーモスタット２７を直列に接続した回路に対し、第３サーモスタット２８を並列に接続して構成した並列回路を、電気ヒータ２５に対し直列に接続した電気回路を構成している。この電気回路３０により、連結配管２２内の水の温度が５℃以下に低下した場合、第３サーモスタット２８がその温度を感知してＯＮ動作し、電気ヒータ２５に対して通電することができる。その結果、電気ヒータ２５により連結配管２２を加熱することができ、連結配管２２内での水の凍結を防止することが可能となる。
【００２９】
また、上記の電気回路３０は、第１サーモスタット２６により第１タンクユニット２０の上部に温水が有ることが確認された場合で、かつ連結配管２２内の温水温度が保温を必要とする温度、すなわち７０℃以下に低下していることを第２サーモスタット２７が感知した場合、つまり、第１サーモスタット２６および第２サーモスタット２７が共にＯＮ動作されている場合において、電気ヒータ２５に対して通電することができる構成とされている。その結果、第１タンクユニット２０の上部に温水が有ることが確認され、かつ連結配管２２内の温水温度が保温を必要とする温度となっているときに、電気ヒータ２５に通電して連結配管２２を加熱し、タンクユニット内の温水温度を所要温度に保温することが可能となる。
【００３０】
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
上記給湯システム１においては、密閉式貯湯タンク３を構成する複数の第１タンクユニット２０および第２タンクユニット２１内に温水を貯湯する場合、公知の如く、ヒートポンプ４および給水ポンプ１１を運転し、冷媒／水熱交換器６において高温高圧の冷媒で水を加熱することにより温水を製造することができる。この温水を出湯配管１２により第１タンクユニット２０および第２タンクユニット２１に導入し貯えて行くことにより、所要量の温水を貯湯することができる。また、この温水を第２タンクユニット２１の上部から出湯管２４を介して所要の給湯箇所に出湯することにより、給湯箇所での利用に供することができる。
【００３１】
この間、第１タンクユニット２０と第２タンクユニット２１との間を接続している連結配管２２においては、第１タンクユニット２０および第２タンクユニット２１内に温水が貯えられている場合、連結配管２２から放熱されることによって温水の温度低下が想定される。また、温水が貯えられておらず、連結配管２２の前後が水の場合、低外気温時に連結配管２２内において水が凍結する可能性が想定される。
【００３２】
しかるに、本実施形態では、連結配管２２の外周に電気ヒータ２５を設けており、この電気ヒータ２５に対して、第１タンクユニット２０の上部に設置した第１サーモスタット２６、連結配管２２の貯湯時に第１タンクユニット２０への出口、出湯時に第２タンクユニット２１への入口となる位置に設置した第２サーモスタット２７および第３サーモスタット２８を介して低外気温時で連結配管２２内の水が凍結するおそれがある場合、または第１タンクユニット２０の上部に温水があって、連結配管２２内の温水の温度が保温を必要とする温度まで低下した場合にそれぞれ通電することにより、電気ヒータ２５で連結配管２２を加熱できるようにしている。
【００３３】
つまり、本実施形態においては、第１サーモスタット２６を５０℃でＯＮ、４０℃でＯＦＦ動作するサーモスタット、第２サーモスタット２７を７０℃でＯＮ、８０℃でＯＦＦ動作するサーモスタット、第３サーモスタット２８を５℃でＯＮ、１０℃でＯＦＦ動作するサーモスタットとしており、このサーモスタット２６，２７，２８を、図２に示されるように、第１サーモスタット２６と第２サーモスタット２７とを直列に接続した回路に対して、第３サーモスタット２８を並列に接続することにより並列回路を構成し、この並列回路を電気ヒータ２５の電源回路に電気ヒータ２５と直列に接続した構成としている。
【００３４】
このため、連結配管２２に設置されている第３サーモスタット２８が５℃以下の温度を感知してＯＮ動作したとき、または、第１タンクユニット２０の上部に設置されている第１サーモスタット２６が５０℃以上の温度を感知してＯＮ動作されている状態で、連結配管２２に設置されている第２サーモスタット２７が７０℃以下の温度を感知してＯＮ動作したとき、それぞれ電気ヒータ２５に通電して連結配管２２を加熱することができる。
【００３５】
これにより、複数のタンクユニット２０，２１を比較的長い連結配管２２を介して接続せざるを得ない貯湯タンク構造となった場合でも、第１タンクユニット２０の上部の温水温度が設定温度（ここでは５０℃）以上で、第１タンクユニット２０の上部に温水が有ることが確認された場合に、連結配管２２の温水温度が保温を必要とする設定温度（ここでは７０℃）以下の温度のとき、電気ヒータ２５に通電して連結配管２２を加熱することにより、連結配管２２からの放熱による温水温度の低下を防ぐことができる。また、連結配管２２前後が水で外気温が低い場合に、連結配管２２の温水温度が予め設定されている凍結防止温度（ここでは５℃）以下のとき、電気ヒータ２５に通電して連結配管２２を加熱することにより、連結配管部分での水の凍結を防ぐことができる。
【００３６】
斯くして、本実施形態によると、貯湯タンク３の容量を増大する時に設置する複数のタンクユニット２０，２１の設置の自由度を高めることができるとともに、連結配管２２での放熱によりタンクユニット２０，２１内に温水と温度低下した水とが斑に残る現象が生じる可能性や水の凍結によって連結配管２２が破損する事故等の問題を解消することができる。また、タンクユニット２０，２１内の温水を消費したタイミングでは、連結配管２２内に未沸かし上げの水が存在するケースが考えられ、この場合、温水の保温のみに着目して電気ヒータ２５で加熱し続けると、水を電気ヒータ２５で沸かすような事態になり兼ねないが、このような事態をも防止することができる。
【００３７】
また、保温が必要時における連結配管２２での放熱による温水の温度低下防止や、連結配管２２での水の凍結防止等を、上記位置に設置した３個の第１ないし第３サーモスタット２６，２７，２８を組み合わせた並列回路を電気ヒータ２５の電気回路３０に組み込んだだけの簡単な構成により簡易に実現することができ、密閉式貯湯タンク３の機能向上と信頼性の向上を図ることができる。
【００３８】
さらに、上記した３個の第１、第２、第３サーモスタット２６，２７，２８には、それぞれ適宜の温度幅で設定した温度ヒステリシスが設けられているため、各サーモスタット２６，２７，２８の乱調やハンチングを防止することができるとともに、電気ヒータ２５に対する無用な通電による電力消費を阻止することができる。従って、各サーモスタット２６，２７，２８の動作を安定化し、電力消費量を低減しつつ、密閉式貯湯タンク３における温度低下防止や凍結防止機能の向上を図ることができる。
【００３９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図１および図４を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態におけるサーモスタット２６，２７，２８および電気回路３０に代えて、第１および第２温度センサ４０，４１および電気ヒータ２５への通電制御部４２を設けた構成としている点が異なる。その他の点については第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態においては、図１に示されるように、第１タンクユニット２０の上部位置に第１温度センサ４０を設けるとともに、連結配管２２の貯湯時に第１タンクユニット２０への出口、出湯時に第２タンクユニット２１への入口となる位置に第２温度センサ４１を設け、この第１および第２温度センサ４０，４１の検出値に基づいて、電気ヒータ２５への通電をＯＮ／ＯＦＦ制御する通電制御部４２を設けた構成としている（図４参照）。
【００４０】
この通電制御部４２は、図３に示されているように、第２温度センサ４１が凍結防止温度（ここでは５℃）以下の温度を検出したとき、または第１温度センサ４０が第１の設定温度（ここでは５０℃）以上の温度を検出し、かつ第２温度センサ４１が第２の設定温度（ここでは７０℃）以下の温度を検出したとき、それぞれ電気ヒータ２５の電源回路の接点４３をＯＮとし、電気ヒータ２５に通電する機能を有している。
【００４１】
上記したように、本実施形態によると、第２温度センサ４１が凍結防止温度（５℃）以下の温度を検出したとき、または第１温度センサ４０が第１の設定温度（５０℃）以上の温度を検出し、かつ第２温度センサ４１が第２の設定温度（７０℃）以下の温度を検出したとき、電気ヒータ２５に通電して連結配管２２を加熱することができる。
従って、保温が必要時における連結配管２２での放熱による温水の温度低下防止や連結配管２２での水の凍結防止等を、２個の温度センサ４０，４１と通電制御部４２との組み合わせで実現することができ、第１実施形態と同様の効果が得られ、密閉式貯湯タンク３の機能向上と信頼性の向上を図ることができる。
【００４２】
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、密閉式貯湯タンク３やヒートポンプ４の構成は、上記した図１に示す実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。特に、第１タンクユニット２０および第２タンクユニット２１については、それぞれ１つの大きなタンクとして示されているが、各タンクユニットは、それぞれ小容量のタンクを複数個連結して構成したものとしてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１ 給湯システム
２ 熱源機
３ 密閉式貯湯タンク
２０ 第１タンクユニット（一のタンクユニット）
２１ 第２タンクユニット（他のタンクユニット）
２２ 連結配管
２５ 電気ヒータ
２６ 第１サーモスタット
２７ 第２サーモスタット
２８ 第３サーモスタット
２９ 電源
３０ 電気回路
４０ 第１温度センサ
４１ 第２温度センサ
４２ 通電制御部
４３ 接点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源機（給湯機）で製造された温水を貯湯タンクに貯え、それを適宜所要箇所に給湯する給湯システムに用いられる密閉式貯湯タンクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプ、ボイラ、太陽熱コレクター等の熱源機器（給湯機）で製造された温水を貯湯タンクに貯え、それを適宜所要箇所に給湯する給湯システムに用いられる密閉式貯湯タンクにおいては、一般に、複数のタンクユニットを連結して使用することを許容していないか、もしくは非常に短い数十センチ程度の配管で連結して使用することを許容しているに過ぎない。これは、連結配管が長くなった場合、その連結配管部分で温水（お湯）が冷却され、使用可能温水量が減少するだけでなく、貯湯タンク内に温水と冷水が斑に残る現象が生じる可能性があり、これが給湯時に問題となるためと考えられる。
【０００３】
また、貯湯タンク内の温水を消費したタイミングでは、連結配管内に未沸かし上げの水が存在するケースが想定され、この場合、保温のみに着目して電気ヒータ等で加熱し続けると、電気ヒータで水を沸かすような事態になり、エネルギー消費効率が著しく低下するおそれ。なお、配管の凍結を防止する技術として、特許文献１には、配管温度を感知する配管感知サーモスタットと、このサーモスタットに接続されている発熱部とを備えた発熱体を配管に取付け施工し、該配管の凍結を防止するようにしたものが提示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１７５５３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、特許文献１に示すものでは、低外気温時に連結配管部位において水が凍結するのを防止することは可能であるとしても、連結配管部分での温水の放熱による温度低下を防止することは困難である。一方、給湯システムにおいては、貯湯タンクの容量増大のため、複数のタンクユニットを連結配管により連結して使用するニーズがあり、この場合、複数のタンクユニットを設置する際の自由度を高めるには、連結配管の長さを長くできることがキーポイントとなる。
【０００６】
特に、連結配管が長くなった場合には、連結配管部分において水が凍結するリスクを解消できることはもちろんであるが、連結配管部分で温水が放熱して温度低下する事態を防止する必要があり、従って、如何にして保温するかが課題となる。また、貯湯タンク内の温水を消費したタイミングにおいては、連結配管内に未沸かし上げの水が存在するケースが考えられるため、温水の保温のみに着目し、電気ヒータ等により加熱して保温する構成とした場合、水を電気ヒータで沸かすような事態にもなり兼ねず、この問題を解消することも重要な課題の１つとなる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、複数のタンクユニットを連結配管で接続した構成の密閉式貯湯タンクにあって、連結配管に設けた電気ヒータに適宜のタイミングで通電することにより、凍結防止と温水の保温とを併せて実現することができる密閉式貯湯タンクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明の密閉式貯湯タンクは以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる密閉式貯湯タンクは、熱源機で製造された温水を貯湯タンクに貯え、適宜所要箇所に給湯する給湯システムに用いられる密閉式貯湯タンクであって、一のタンクユニット上部と、他のタンクユニット底部とが連結配管を介して直列に接続され、前記一のタンクユニットが前記熱源機への給水側に、前記他のタンクユニットが前記熱源機からの出湯側に接続されている複数のタンクユニットと、前記連結配管に設けられている電気ヒータと、前記一のタンクユニット上部の温水温度および前記他のタンクユニット底部に接続されている前記連結配管の貯湯時に前記一のタンクユニットへの出口、出湯時に前記他のタンクユニットへの入口となる位置の温水温度に応答し、前記連結配管位置の温水温度が予め設定された凍結防止温度以下のとき、または前記一のタンクユニット上部の温水温度が温水の有無を確かめるために予め設定された第１の設定温度以上で、かつ前記連結配管位置の温水温度が保温を必要とする予め設定された第２の設定温度以下のとき、前記電気ヒータに通電する手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、複数のタンクユニットを連結配管により直列に接続し、その連結配管に電気ヒータを設けるとともに、該電気ヒータに対して、一のタンクユニット上部の温水温度および他のタンクユニット底部に接続されている連結配管の貯湯時に一のタンクユニットへの出口、出湯時に他のタンクユニットへの入口となる位置の温水温度に応答し、該連結配管位置の温水温度が予め設定されている凍結防止温度以下のとき、または一のタンクユニット上部の温水温度が温水の有無を確かめるために予め設定されている第１の設定温度以上で、かつ連結配管位置の温水温度が保温を必要とする予め設定されている第２の設定温度以下のとき、通電する手段を設けているため、複数のタンクユニットを比較的長い連結配管を介して接続せざるを得ない貯湯タンク構造となった場合でも、一のタンクユニット上部の温水温度が第１の設定温度以上で、一のタンクユニット上部に温水が有ることが確認された場合に、連結配管位置の温水温度が保温を必要とする第２の設定温度以下の温度のとき、電気ヒータに通電して連結配管を加熱することにより、連結配管部分での放熱による温水温度の低下を防ぐことができるとともに、連結配管前後が水で外気温が低い場合に、連結配管位置の温水温度が予め設定されている凍結防止温度以下のとき、電気ヒータに通電して連結配管を加熱することにより、連結配管部分での水の凍結を防ぐことができる。従って、貯湯タンクの容量を増大する時のタンクユニットの設置の自由度を高めることができるとともに、連結配管部分での放熱により貯湯タンク内に温水と温度低下した水とが斑に残る現象が生じる可能性や水の凍結による連結配管の破損事故等を解消することができる。また、貯湯タンク内の温水を消費したタイミングでは、連結配管内に未沸かし上げの水が存在するケースが考えられ、この場合、温水の保温のみに着目して電気ヒータで加熱し続けると、水を電気ヒータで沸かすような事態になり兼ねないが、このような事態をも防止することができる。
【００１０】
さらに、本発明の密閉式貯湯タンクは、上記の密閉式貯湯タンクにおいて、前記電気ヒータへの通電手段は、前記一のタンクユニット上部に設置され、温水の有無を確かめるために前記第１の設定温度以上の温度でＯＮ動作する第１サーモスタットと、前記連結配管位置に設置され、前記第１の設定温度よりも高温の保温を必要とする前記第２の設定温度以下の温度でＯＮ動作する第２サーモスタットと、前記連結配管位置に設置され、前記第１の設定温度よりも低温の前記凍結防止温度以下の温度でＯＮ動作する第３サーモスタットと、を備え、前記電気ヒータの電源回路に、前記第１サーモスタットおよび前記第２サーモスタットを直列に接続した回路と前記第３サーモスタットとを並列に接続した並列回路を設けた構成とされていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、電気ヒータへの通電手段が、一のタンクユニット上部に設置され、温水の有無を確かめるために第１の設定温度以上の温度でＯＮ動作する第１サーモスタットと、連結配管位置に設置され、第１の設定温度よりも高温の保温を必要とする第２の設定温度以下の温度でＯＮ動作する第２サーモスタットと、連結配管位置に設置され、第１の設定温度よりも低温の凍結防止温度以下の温度でＯＮ動作する第３サーモスタットと、を備え、電気ヒータの電源回路に、第１サーモスタットおよび第２サーモスタットを直列に接続した回路と第３サーモスタットとを並列に接続した並列回路を設けた構成とされているため、連結配管位置の温度が、第３サーモスタットがＯＮ動作する凍結防止温度以下の温度となったとき、または一のタンクユニット上部のお湯の温度が、第１サーモスタットがＯＮ動作する第１の設定温度以上の温度であって、かつ連結配管位置の温度が、第２サーモスタットがＯＮ動作する第２の設定温度以下の温度となったときに、電気ヒータに通電して連結配管を加熱することができる。従って、保温が必要時における連結配管での放熱による温水の温度低下防止や、連結配管での水の凍結防止等を、３個の第１ないし第３サーモスタットを組み合わせた電気回路の追加のみで簡易に実現することができ、密閉式貯湯タンクの機能向上と信頼性の向上を図ることができる。
【００１２】
さらに、本発明の密閉式貯湯タンクは、上記の密閉式貯湯タンクにおいて、前記第１サーモスタット、前記第２サーモスタットおよび前記第３サーモスタットは、それぞれ適宜幅の温度ヒステリシスを以てＯＦＦ動作する構成とされていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、第１サーモスタット、第２サーモスタットおよび第３サーモスタットが、それぞれ適宜幅の温度ヒステリシスを以てＯＦＦ動作する構成とされているため、各サーモスタットの乱調やハンチングを防止することができるとともに、電気ヒータに対する無用な通電による電力消費を阻止することができる。従って、各サーモスタットの動作を安定化し、電力消費量を低減しつつ、密閉式貯湯タンクにおける温度低下防止や凍結防止機能の向上を図ることができる。
【００１４】
さらに、本発明の密閉式貯湯タンクは、上記の密閉式貯湯タンクにおいて、前記電気ヒータへの通電手段は、前記一のタンクユニットの上部位置に設置され、当該位置の温水温度を検出する第１温度センサと、前記連結配管位置に設置され、当該位置での温水温度を検出する第２温度センサと、前記第１温度センサおよび前記第２温度センサの検出温度に基づいて、前記第２温度センサが前記凍結防止温度以下の温度を検出したとき、または前記第１温度センサが前記一のタンクユニット上部に温水の有無を確認する第１の設定温度以上の温度を検出し、かつ前記第２温度センサが保温を必要とする第２の設定温度以下の温度を検出したときに、前記電気ヒータに通電する制御部と、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、電気ヒータへの通電手段が、一のタンクユニットの上部位置に設置され、当該位置の温水温度を検出する第１温度センサと、連結配管位置に設置され、当該位置での温水温度を検出する第２温度センサと、第１温度センサおよび第２温度センサの検出温度に基づいて、第２温度センサが凍結防止温度以下の温度を検出したとき、または第１温度センサが一のタンクユニット上部に温水の有無を確認する第１の設定温度以上の温度を検出し、かつ第２温度センサが保温を必要とする第２の設定温度以下の温度を検出したときに、電気ヒータに通電する制御部と、を備えているため、第２温度センサが凍結防止温度以下の温度を検出したとき、または第１温度センサが第１の設定温度以上の温度を検出し、かつ第２温度センサが第２の設定温度以下の温度を検出したとき、電気ヒータに通電して連結配管を加熱することができる。従って、保温が必要時における連結配管での放熱による温水の温度低下防止や、連結配管での水の凍結防止等を、２個の温度センサと制御部との組み合わせで実現することができ、密閉式貯湯タンクの機能向上と信頼性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、複数のタンクユニットを比較的長い連結配管を介して接続せざるを得ない貯湯タンク構造となった場合でも、一のタンクユニット上部の温水温度が第１の設定温度以上で、一のタンクユニット上部に温水が有ることが確認された場合に、連結配管位置の温水温度が保温を必要とする第２の設定温度以下の温度のとき、電気ヒータに通電して連結配管を加熱することにより、連結配管部分での放熱による温水温度の低下を防ぐことができるとともに、連結配管前後が水で外気温が低い場合に、連結配管位置の温水温度が予め設定されている凍結防止温度以下のとき、電気ヒータに通電して連結配管を加熱することにより、連結配管部分での水の凍結を防ぐことができるため、貯湯タンクの容量を増大する時のタンクユニットの設置の自由度を高めることができるとともに、連結配管部分での放熱により貯湯タンク内に温水と温度低下した水とが斑に残る現象が生じる可能性や水の凍結による連結配管の破損事故等を解消することができる。また、貯湯タンク内の温水を消費したタイミングでは、連結配管内に未沸かし上げの水が存在するケースが考えられ、この場合、温水の保温のみに着目して電気ヒータで加熱し続けると、水を電気ヒータで沸かすような事態になり兼ねないが、このような事態をも防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る密閉式貯湯タンクを用いた給湯システムの概略構成図である。
【図２】図１に示す密閉式貯湯タンクの連結配管に設けられた電気ヒータに対する電気回路図である。
【図３】図２に示す電気ヒータをＯＮ／ＯＦＦする第１ないし第３サーモスタットの動作説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る密閉式貯湯タンクの連結配管に設けられた電気ヒータに対する制御回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図３を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態に係る密閉式貯湯タンクを用いた給湯システムの概略構成図が示され、図２には、密閉式貯湯タンクの連結配管に設けられた電気ヒータに対する電気回路図である。
給湯システム１は、温水を製造する熱源機（給湯機）２と、該熱源機２で製造された温水を貯え、それを適宜所要箇所に給湯することができる密閉式貯湯タンク３とから構成されている。
【００１９】
熱源機２としては、ヒートポンプ、ボイラ、太陽熱コレクターあるいはそれらを組み合せた熱源機器等を用いることができるが、本実施形態では、ヒートポンプ４を用いた例について説明する。ヒートポンプ４は、圧縮機５、冷媒／水熱交換器６、膨張弁７および蒸発器として機能する空気熱交換器８を冷媒配管９により接続し、閉サイクルの冷凍サイクルを構成したものである。このヒートポンプ４は、圧縮機５で圧縮した高温高圧の冷媒ガスを冷媒／水熱交換器６で放熱させ、その熱で水を加熱して温水を製造するようにしたものであり、冷媒／水熱交換器６に対して密閉式貯湯タンク３側から水を給水するための給水配管１０および給水ポンプ１１と、冷媒／水熱交換器６で製造された温水を出湯するための出湯配管１２を備えている。
【００２０】
ヒートポンプ４で製造された温水を貯え、それを所要の給湯箇所に適宜給湯するための密閉式貯湯タンク３は、複数の第１タンクユニット（一のタンクユニット）２０と第２タンクユニット（他のタンクユニット）２１とから構成されており、その間を連結配管２２により直列に接続した構成とされている。連結配管２２は、一端が第１タンクユニット２０の上部に接続され、他端が第２タンクユニット２１の底部に接続されており、熱源機２に対する給水配管１０と、熱源機２からの出湯配管１２との間において、複数の第１タンクユニット２０と第２タンクユニット２１とを直列に接続している。
【００２１】
熱源機２の給水側に接続されている第１タンクユニット２０の底部には、熱源機２に対する給水配管１０が接続されるとともに、第１タンクユニット２０に対して水道水等を給水するための給水管２３が接続されている。また、熱源機２の出湯側に接続されている第２タンクユニット２１の上部には、熱源機２からの出湯配管１２が接続されている。
【００２２】
このような水配管構成とすることにより、第１タンクユニット２０に対してその底部から給水管２３を介して水道水等の水を給水することができる。この水を実線矢印で示すように、給水配管１０および給水ポンプ１１を経てヒートポンプ４の冷媒／水熱交換器６を供給し、高温高圧の冷媒で加熱することにより温水を製造することができる。こうして製造された温水を、出湯配管１２を介して第２タンクユニット２１の上部からタンクユニット内に導入することにより、複数の第２タンクユニット２１および第１タンクユニット２０内に温水と冷水との温度境界層を形成し、その温度境界層を移動させながら、順次両タンクユニット２０，２１内に所要量の温水を貯湯することができるようになっている。
【００２３】
一方、第１タンクユニット２０および第２タンクユニット２１内に貯湯された高温の温水を、所要箇所に給湯して利用に供する場合、第１タンクユニット２０に対する給水圧を利用することにより、第２タンクユニット２１内に貯湯されている温水から順次、破線矢印で示すように、第２タンクユニット２１の上部より出湯管２４へと送出すことで、所要の給湯箇所での利用に供することができるようになっている。
【００２４】
また、上記の密閉式貯湯タンク３において、複数の第１タンクユニット２０と第２タンクユニット２１とを接続している連結配管２２の外周に、その長さ方向に沿うように電気ヒータ２５が設けられている。更に、この電気ヒータ２５をＯＮ／ＯＦＦするため、第１タンクユニット２０の上部位置に、第１サーモスタット２６が設置され、連結配管２２の貯湯時に第１タンクユニット２０への出口、出湯時に第２タンクユニット２１への入口となる位置に、第２サーモスタット２７および第３サーモスタット２８が設置されている。
【００２５】
第１サーモスタット２６は、第１タンクユニット２０の上部に温水が有るか否かを確かめるためのものであり、この第１サーモスタット２６は、図３に示されるように、例えば５０℃でＯＮ動作、４０℃でＯＦＦ動作するサーモスタットとされている。これは、第１タンクユニット２０内の温水温度が４０℃以下の場合は、保温せずに凍結防止のみを行わせるためである。
【００２６】
また、第２サーモスタット２７は、第１サーモスタット２６がＯＮ動作し、第１タンクユニット２０の上部に５０℃以上の温水が有ると確認されたときに、温水を保温する必要があるか否かを決定するためのものであり、この第２サーモスタット２７は、図３に示されるように、例えば７０℃でＯＮ動作、８０℃でＯＦＦ動作するサーモスタットとされている。これは、温水の温度を７０℃以上で保温したい場合の例であり、保温したい温度に対応して変更することができるものである。
【００２７】
さらに、第３サーモスタット２８は、低外気温時に、連結配管２２内において水が凍結するのを防止するためのものであり、この第３サーモスタット２８は、図３に示されるように、例えば５℃でＯＮ動作、１０℃でＯＦＦ動作するサーモスタットとされている。これは、水の温度が５℃以下となったときに凍結を防止したい場合の例であり、必要に応じて変更することができるものである。
加えて、上記第１サーモスタット２６、第２サーモスタット２７および第３サーモスタット２８には、それぞれ上記したように温度ヒステリシスが設けられているが、この温度ヒステリシスは適宜の幅で設定すればよく、上記の温度幅に限定されるものではない。
【００２８】
この第１サーモスタット２６、第２サーモスタット２７および第３サーモスタット２８の３個のサーモスタットによって、図２に示されるように、電気ヒータ２５に電源２９からの電気を通電する電気回路３０において、第１サーモスタット２６および第２サーモスタット２７を直列に接続した回路に対し、第３サーモスタット２８を並列に接続して構成した並列回路を、電気ヒータ２５に対し直列に接続した電気回路を構成している。この電気回路３０により、連結配管２２内の水の温度が５℃以下に低下した場合、第３サーモスタット２８がその温度を感知してＯＮ動作し、電気ヒータ２５に対して通電することができる。その結果、電気ヒータ２５により連結配管２２を加熱することができ、連結配管２２内での水の凍結を防止することが可能となる。
【００２９】
また、上記の電気回路３０は、第１サーモスタット２６により第１タンクユニット２０の上部に温水が有ることが確認された場合で、かつ連結配管２２内の温水温度が保温を必要とする温度、すなわち７０℃以下に低下していることを第２サーモスタット２７が感知した場合、つまり、第１サーモスタット２６および第２サーモスタット２７が共にＯＮ動作されている場合において、電気ヒータ２５に対して通電することができる構成とされている。その結果、第１タンクユニット２０の上部に温水が有ることが確認され、かつ連結配管２２内の温水温度が保温を必要とする温度となっているときに、電気ヒータ２５に通電して連結配管２２を加熱し、タンクユニット内の温水温度を所要温度に保温することが可能となる。
【００３０】
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
上記給湯システム１においては、密閉式貯湯タンク３を構成する複数の第１タンクユニット２０および第２タンクユニット２１内に温水を貯湯する場合、公知の如く、ヒートポンプ４および給水ポンプ１１を運転し、冷媒／水熱交換器６において高温高圧の冷媒で水を加熱することにより温水を製造することができる。この温水を出湯配管１２により第１タンクユニット２０および第２タンクユニット２１に導入し貯えて行くことにより、所要量の温水を貯湯することができる。また、この温水を第２タンクユニット２１の上部から出湯管２４を介して所要の給湯箇所に出湯することにより、給湯箇所での利用に供することができる。
【００３１】
この間、第１タンクユニット２０と第２タンクユニット２１との間を接続している連結配管２２においては、第１タンクユニット２０および第２タンクユニット２１内に温水が貯えられている場合、連結配管２２から放熱されることによって温水の温度低下が想定される。また、温水が貯えられておらず、連結配管２２の前後が水の場合、低外気温時に連結配管２２内において水が凍結する可能性が想定される。
【００３２】
しかるに、本実施形態では、連結配管２２の外周に電気ヒータ２５を設けており、この電気ヒータ２５に対して、第１タンクユニット２０の上部に設置した第１サーモスタット２６、連結配管２２の貯湯時に第１タンクユニット２０への出口、出湯時に第２タンクユニット２１への入口となる位置に設置した第２サーモスタット２７および第３サーモスタット２８を介して低外気温時で連結配管２２内の水が凍結するおそれがある場合、または第１タンクユニット２０の上部に温水があって、連結配管２２内の温水の温度が保温を必要とする温度まで低下した場合にそれぞれ通電することにより、電気ヒータ２５で連結配管２２を加熱できるようにしている。
【００３３】
つまり、本実施形態においては、第１サーモスタット２６を５０℃でＯＮ、４０℃でＯＦＦ動作するサーモスタット、第２サーモスタット２７を７０℃でＯＮ、８０℃でＯＦＦ動作するサーモスタット、第３サーモスタット２８を５℃でＯＮ、１０℃でＯＦＦ動作するサーモスタットとしており、このサーモスタット２６，２７，２８を、図２に示されるように、第１サーモスタット２６と第２サーモスタット２７とを直列に接続した回路に対して、第３サーモスタット２８を並列に接続することにより並列回路を構成し、この並列回路を電気ヒータ２５の電源回路に電気ヒータ２５と直列に接続した構成としている。
【００３４】
このため、連結配管２２に設置されている第３サーモスタット２８が５℃以下の温度を感知してＯＮ動作したとき、または、第１タンクユニット２０の上部に設置されている第１サーモスタット２６が５０℃以上の温度を感知してＯＮ動作されている状態で、連結配管２２に設置されている第２サーモスタット２７が７０℃以下の温度を感知してＯＮ動作したとき、それぞれ電気ヒータ２５に通電して連結配管２２を加熱することができる。
【００３５】
これにより、複数のタンクユニット２０，２１を比較的長い連結配管２２を介して接続せざるを得ない貯湯タンク構造となった場合でも、第１タンクユニット２０の上部の温水温度が設定温度（ここでは５０℃）以上で、第１タンクユニット２０の上部に温水が有ることが確認された場合に、連結配管２２の温水温度が保温を必要とする設定温度（ここでは７０℃）以下の温度のとき、電気ヒータ２５に通電して連結配管２２を加熱することにより、連結配管２２からの放熱による温水温度の低下を防ぐことができる。また、連結配管２２前後が水で外気温が低い場合に、連結配管２２の温水温度が予め設定されている凍結防止温度（ここでは５℃）以下のとき、電気ヒータ２５に通電して連結配管２２を加熱することにより、連結配管部分での水の凍結を防ぐことができる。
【００３６】
斯くして、本実施形態によると、貯湯タンク３の容量を増大する時に設置する複数のタンクユニット２０，２１の設置の自由度を高めることができるとともに、連結配管２２での放熱によりタンクユニット２０，２１内に温水と温度低下した水とが斑に残る現象が生じる可能性や水の凍結によって連結配管２２が破損する事故等の問題を解消することができる。また、タンクユニット２０，２１内の温水を消費したタイミングでは、連結配管２２内に未沸かし上げの水が存在するケースが考えられ、この場合、温水の保温のみに着目して電気ヒータ２５で加熱し続けると、水を電気ヒータ２５で沸かすような事態になり兼ねないが、このような事態をも防止することができる。
【００３７】
また、保温が必要時における連結配管２２での放熱による温水の温度低下防止や、連結配管２２での水の凍結防止等を、上記位置に設置した３個の第１ないし第３サーモスタット２６，２７，２８を組み合わせた並列回路を電気ヒータ２５の電気回路３０に組み込んだだけの簡単な構成により簡易に実現することができ、密閉式貯湯タンク３の機能向上と信頼性の向上を図ることができる。
【００３８】
さらに、上記した３個の第１、第２、第３サーモスタット２６，２７，２８には、それぞれ適宜の温度幅で設定した温度ヒステリシスが設けられているため、各サーモスタット２６，２７，２８の乱調やハンチングを防止することができるとともに、電気ヒータ２５に対する無用な通電による電力消費を阻止することができる。従って、各サーモスタット２６，２７，２８の動作を安定化し、電力消費量を低減しつつ、密閉式貯湯タンク３における温度低下防止や凍結防止機能の向上を図ることができる。
【００３９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図１および図４を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態におけるサーモスタット２６，２７，２８および電気回路３０に代えて、第１および第２温度センサ４０，４１および電気ヒータ２５への通電制御部４２を設けた構成としている点が異なる。その他の点については第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態においては、図１に示されるように、第１タンクユニット２０の上部位置に第１温度センサ４０を設けるとともに、連結配管２２の貯湯時に第１タンクユニット２０への出口、出湯時に第２タンクユニット２１への入口となる位置に第２温度センサ４１を設け、この第１および第２温度センサ４０，４１の検出値に基づいて、電気ヒータ２５への通電をＯＮ／ＯＦＦ制御する通電制御部４２を設けた構成としている（図４参照）。
【００４０】
この通電制御部４２は、図３に示されているように、第２温度センサ４１が凍結防止温度（ここでは５℃）以下の温度を検出したとき、または第１温度センサ４０が第１の設定温度（ここでは５０℃）以上の温度を検出し、かつ第２温度センサ４１が第２の設定温度（ここでは７０℃）以下の温度を検出したとき、それぞれ電気ヒータ２５の電源回路の接点４３をＯＮとし、電気ヒータ２５に通電する機能を有している。
【００４１】
上記したように、本実施形態によると、第２温度センサ４１が凍結防止温度（５℃）以下の温度を検出したとき、または第１温度センサ４０が第１の設定温度（５０℃）以上の温度を検出し、かつ第２温度センサ４１が第２の設定温度（７０℃）以下の温度を検出したとき、電気ヒータ２５に通電して連結配管２２を加熱することができる。
従って、保温が必要時における連結配管２２での放熱による温水の温度低下防止や連結配管２２での水の凍結防止等を、２個の温度センサ４０，４１と通電制御部４２との組み合わせで実現することができ、第１実施形態と同様の効果が得られ、密閉式貯湯タンク３の機能向上と信頼性の向上を図ることができる。
【００４２】
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、密閉式貯湯タンク３やヒートポンプ４の構成は、上記した図１に示す実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。特に、第１タンクユニット２０および第２タンクユニット２１については、それぞれ１つの大きなタンクとして示されているが、各タンクユニットは、それぞれ小容量のタンクを複数個連結して構成したものとしてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１ 給湯システム
２ 熱源機
３ 密閉式貯湯タンク
２０ 第１タンクユニット（一のタンクユニット）
２１ 第２タンクユニット（他のタンクユニット）
２２ 連結配管
２５ 電気ヒータ
２６ 第１サーモスタット
２７ 第２サーモスタット
２８ 第３サーモスタット
２９ 電源
３０ 電気回路
４０ 第１温度センサ
４１ 第２温度センサ
４２ 通電制御部
４３ 接点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源機で製造された温水を貯湯タンクに貯え、適宜所要箇所に給湯する給湯システムに用いられる密閉式貯湯タンクであって、
一のタンクユニット上部と、他のタンクユニット底部とが連結配管を介して直列に接続され、前記一のタンクユニットが前記熱源機への給水側に、前記他のタンクユニットが前記熱源機からの出湯側に接続されている複数のタンクユニットと、
前記連結配管に設けられている電気ヒータと、
前記一のタンクユニット上部の温水温度および前記他のタンクユニット底部に接続されている前記連結配管の貯湯時に前記一のタンクユニットへの出口、出湯時に前記他のタンクユニットへの入口となる位置の温水温度に応答し、前記連結配管位置の温水温度が予め設定された凍結防止温度以下のとき、または前記一のタンクユニット上部の温水温度が温水の有無を確かめるために予め設定された第１の設定温度以上で、かつ前記連結配管位置の温水温度が保温を必要とする予め設定された第２の設定温度以下のとき、前記電気ヒータに通電する手段と、を備えていることを特徴とする密閉式貯湯タンク。
【請求項２】
前記電気ヒータへの通電手段は、
前記一のタンクユニット上部に設置され、温水の有無を確かめるために前記第１の設定温度以上の温度でＯＮ動作する第１サーモスタットと、
前記連結配管位置に設置され、前記第１の設定温度よりも高温の保温を必要とする前記第２の設定温度以下の温度でＯＮ動作する第２サーモスタットと、
前記連結配管位置に設置され、前記第１の設定温度よりも低温の前記凍結防止温度以下の温度でＯＮ動作する第３サーモスタットと、を備え、
前記電気ヒータの電源回路に、前記第１サーモスタットおよび前記第２サーモスタットを直列に接続した回路と前記第３サーモスタットとを並列に接続した並列回路を設けた構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の密閉式貯湯タンク。
【請求項３】
前記第１サーモスタット、前記第２サーモスタットおよび前記第３サーモスタットは、それぞれ適宜幅の温度ヒステリシスを以てＯＦＦ動作する構成とされていることを特徴とする請求項２に記載の密閉式貯湯タンク。
【請求項４】
前記電気ヒータへの通電手段は、
前記一のタンクユニットの上部位置に設置され、当該位置の温水温度を検出する第１温度センサと、
前記連結配管位置に設置され、当該位置での温水温度を検出する第２温度センサと、
前記第１温度センサおよび前記第２温度センサの検出温度に基づいて、前記第２温度センサが前記凍結防止温度以下の温度を検出したとき、または前記第１温度センサが前記一のタンクユニット上部に温水の有無を確認する第１の設定温度以上の温度を検出し、かつ前記第２温度センサが保温を必要とする第２の設定温度以下の温度を検出したときに、前記電気ヒータに通電する制御部と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の密閉式貯湯タンク。
【請求項１】
熱源機で製造された温水を貯湯タンクに貯え、適宜所要箇所に給湯する給湯システムに用いられる密閉式貯湯タンクであって、
一のタンクユニット上部と、他のタンクユニット底部とが連結配管を介して直列に接続され、前記一のタンクユニットが前記熱源機への給水側に、前記他のタンクユニットが前記熱源機からの出湯側に接続されている複数のタンクユニットと、
前記連結配管に設けられている電気ヒータと、
前記一のタンクユニット上部の温水温度および前記他のタンクユニット底部に接続されている前記連結配管の貯湯時に前記一のタンクユニットへの出口、出湯時に前記他のタンクユニットへの入口となる位置の温水温度に応答し、前記連結配管位置の温水温度が予め設定された凍結防止温度以下のとき、または前記一のタンクユニット上部の温水温度が温水の有無を確かめるために予め設定された第１の設定温度以上で、かつ前記連結配管位置の温水温度が保温を必要とする予め設定された第２の設定温度以下のとき、前記電気ヒータに通電する手段と、を備えていることを特徴とする密閉式貯湯タンク。
【請求項２】
前記電気ヒータへの通電手段は、
前記一のタンクユニット上部に設置され、温水の有無を確かめるために前記第１の設定温度以上の温度でＯＮ動作する第１サーモスタットと、
前記連結配管位置に設置され、前記第１の設定温度よりも高温の保温を必要とする前記第２の設定温度以下の温度でＯＮ動作する第２サーモスタットと、
前記連結配管位置に設置され、前記第１の設定温度よりも低温の前記凍結防止温度以下の温度でＯＮ動作する第３サーモスタットと、を備え、
前記電気ヒータの電源回路に、前記第１サーモスタットおよび前記第２サーモスタットを直列に接続した回路と前記第３サーモスタットとを並列に接続した並列回路を設けた構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の密閉式貯湯タンク。
【請求項３】
前記第１サーモスタット、前記第２サーモスタットおよび前記第３サーモスタットは、それぞれ適宜幅の温度ヒステリシスを以てＯＦＦ動作する構成とされていることを特徴とする請求項２に記載の密閉式貯湯タンク。
【請求項４】
前記電気ヒータへの通電手段は、
前記一のタンクユニットの上部位置に設置され、当該位置の温水温度を検出する第１温度センサと、
前記連結配管位置に設置され、当該位置での温水温度を検出する第２温度センサと、
前記第１温度センサおよび前記第２温度センサの検出温度に基づいて、前記第２温度センサが前記凍結防止温度以下の温度を検出したとき、または前記第１温度センサが前記一のタンクユニット上部に温水の有無を確認する第１の設定温度以上の温度を検出し、かつ前記第２温度センサが保温を必要とする第２の設定温度以下の温度を検出したときに、前記電気ヒータに通電する制御部と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の密閉式貯湯タンク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−９６６７８（Ｐ２０１３−９６６７８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４２３６５（Ｐ２０１１−２４２３６５）
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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