給湯システム
【課題】熱交換器で冷やされた湯水の貯湯タンクへの流入により、貯湯タンク内の湯水が温度降下するのを抑制する給湯システムを提供する。
【解決手段】給湯システム１０は、水道水を入れる水道水入口１６を底部に備え、貯留された湯を上部から送り出す第１、第２のタンク１１、１２と、第１のタンク１１の下部に備えられた出水口６７に配管接続され、浴槽３８の湯を循環させて、出水口６７から出水される湯水を加熱する熱交換器５６と、第１のタンク１１の下部に備えられた取水口１７から取り出された湯水を加熱し、第２のタンク１２の上部に給湯する外部加熱手段２０と、熱交換器５６による湯水の加熱及び外部加熱手段２０による湯水の加熱をそれぞれ制御する制御装置３４とを有し、第１のタンク１１の下部に、熱交換器５６によって加熱された湯が入水する入水口６５を設ける。
【解決手段】給湯システム１０は、水道水を入れる水道水入口１６を底部に備え、貯留された湯を上部から送り出す第１、第２のタンク１１、１２と、第１のタンク１１の下部に備えられた出水口６７に配管接続され、浴槽３８の湯を循環させて、出水口６７から出水される湯水を加熱する熱交換器５６と、第１のタンク１１の下部に備えられた取水口１７から取り出された湯水を加熱し、第２のタンク１２の上部に給湯する外部加熱手段２０と、熱交換器５６による湯水の加熱及び外部加熱手段２０による湯水の加熱をそれぞれ制御する制御装置３４とを有し、第１のタンク１１の下部に、熱交換器５６によって加熱された湯が入水する入水口６５を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浴槽の湯を熱源にした熱交換器による湯水の加熱が可能な給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、浴槽の湯を加熱源に貯湯タンクの湯水を加熱する給湯システムが提案されており、その具体例が例えば特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載の給湯システムは、循環ポンプを作動して貯湯タンク下部から湯水を取り出し、浴槽の湯を加熱源に熱交換器でその湯水を加熱した後に貯湯タンク上部に戻している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１１５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この給湯システムでは、循環ポンプ（Ｐ２、Ｐ３）が停止したとき、熱交換器に貯まっている湯が冷やされることで、貯湯タンクの上部と下部を接続する配管内で対流が生じる。そして、貯湯タンク上部の湯が下部の湯水に比べて高温で比重が異なるため、貯湯タンクの上部と下部を接続する配管内の湯全体が低温の湯水となったとき、その低温の湯水が貯湯タンクの下部から貯湯タンク内に流入することとなり、貯湯タンク内の湯水の温度が降下する。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、熱交換器で湯が冷やされることに起因して貯湯タンク内の湯水の温度が降下するのを抑制する給湯システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的に沿う本発明に係る給湯システムは、水道水を入れる水道水入口を底部に備え、貯留された湯を上部から送り出す貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部に備えられた出水口に配管接続され、浴槽の湯を循環させて、前記出水口から出水される湯水を加熱する熱交換器と、前記貯湯タンクの下部に備えられた取水口から取り出された湯水を加熱し、前記貯湯タンクの上部に給湯する外部加熱手段と、前記熱交換器による湯水の加熱及び前記外部加熱手段による湯水の加熱をそれぞれ制御する制御装置とを有し、前記貯湯タンクの下部に、前記熱交換器によって加熱された湯が入水する入水口を設けている。
【０００６】
本発明に係る給湯システムにおいて、前記貯湯タンクは並列配置された第１、第２のタンクからなり、該第１のタンクの上部が該第２のタンクの下部に連結管を介して連結されて、前記貯湯タンクの上部が前記第２のタンクの上部として、前記貯湯タンクの下部が前記第１のタンクの下部としてそれぞれ機能するのが好ましい。
【０００７】
本発明に係る給湯システムにおいて、前記制御装置は、前記浴槽の湯の温度Ａ及び前記出水口から出水される湯水の温度Ｂを検知し、温度Ａが温度Ｂより所定温度以上高いことを条件にして、前記熱交換器による湯水の加熱を行う制御手段１を有するのが好ましい。
【０００８】
本発明に係る給湯システムにおいて、前記制御装置は、熱回収開始入力のあったことを条件として、深夜電力割引時間帯に前記熱交換器による湯水の加熱を開始する制御手段２を有することができる。
【０００９】
本発明に係る給湯システムにおいて、前記制御装置は、深夜電力割引時間帯の前に待機時間帯が設定され、該待機時間帯に熱回収開始入力があった場合には、深夜電力割引時間帯まで待って、前記熱交換器による湯水の加熱を行い、前記待機時間帯前に熱回収開始入力があった場合には、熱回収開始入力があった時点で前記熱交換器による湯水の加熱を行う制御手段３を有することができる。
【００１０】
本発明に係る給湯システムにおいて、前記入水口は、前記取水口に対して前記出水口より近くに配置され、前記外部加熱手段による湯水の加熱と同期して前記熱交換器による湯水の加熱を行い、該熱交換器によって加熱された湯を積極的に前記取水口から取り出すことができる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１〜６記載の給湯システムは、貯湯タンクの下部に、熱交換器へ湯水を出水する出水口と熱交換器により加熱された湯が入水する入水口とを設けているので、貯湯タンクの入水口及び出水口の高さ位置に存する湯水の温度差は小さく、熱交換器での湯水の加熱が実行されずに熱交換器内の湯が冷えて入水口と出水口を接続する回路内全体が低温な湯水を有するようになっても、この低温な湯水が入水口又は出水口から流入するのを防止し、貯湯タンクに貯えられた湯水全体の温度降下を抑制可能である。
【００１２】
特に、請求項２記載の給湯システムは、貯湯タンクが並列配置された第１、第２のタンクからなるので、貯湯タンクの設置について省スペース化が可能である。
【００１３】
請求項３記載の貯湯システムは、浴槽の湯の温度Ａが出水口から出水される湯水の温度Ｂより所定温度以上高いことを条件にして、熱交換器による湯水の加熱を行うので、加熱ができない状況、あるいは加熱効率が低い状況下での湯水の加熱動作の実行を回避することが可能である。
【００１４】
請求項４記載の貯湯システムは、深夜電力割引時間帯に熱交換器による湯水の加熱を開始するので、湯水の加熱に要する電力コストを低減することが可能である。
【００１５】
請求項５記載の貯湯システムは、待機時間帯に熱回収開始入力があった場合、深夜電力割引時間帯まで待って、熱交換器による湯水の加熱を行うので、湯水の加熱に要する電力コストを低減することが可能であり、また、待機時間帯前に熱回収開始入力があった場合は、その時点で熱交換器による湯水の加熱を行い、浴槽の湯の温度が大幅に低下する前に熱交換器による湯水の加熱が可能である。
【００１６】
請求項６記載の貯湯システムは、熱交換器によって加熱された湯水を積極的に取水口から取り出すので、貯湯タンク内の湯水の温度上昇を抑制して熱交換器に低温の貯湯タンクを送り出し、熱交換器の加熱効率を上げることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る給湯システムを示す概略説明図である。
【図２】同給湯システムの制御装置の接続を示すブロック図である。
【図３】同給湯システムの熱回収の開始時を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る給湯システム１０は、水道水を入れる水道水入口１６を底部に備え、貯留された湯を上部から送り出す貯湯タンク１３と、浴槽３８の湯を循環させて、貯湯タンク１３の下部に備えられた出水口６７から出水される湯水を加熱する熱交換器５６と、貯湯タンク１３の下部に備えられた取水口１７から取り出された湯水を加熱し、貯湯タンク１３の上部に給湯する外部加熱手段２０と、熱交換器５６による湯水の加熱及び外部加熱手段２０による湯水の加熱をそれぞれ制御する制御装置３４とを有している。
【００１９】
貯湯タンク１３は、湯水を貯留する並列配置された第１、第２のタンク１１、１２からなり、第１のタンク１１の上部は、連結管１４を介して第２のタンク１２の下部に連結されており、第１のタンク１１内の湯水と第２のタンク１２内の湯水は連結管１４を経由して行き来可能である。
水道管１５に接続され第１のタンク１１へ水道水を入れる水道水入口１６が第１のタンク１１の底部（下部）に備えられている。
第１のタンク１１の下部に取水口１７が備えられ、取水口１７は加熱用循環ポンプ１８とヒートポンプ用熱交換器１９を介して第２のタンク１２の上部に配管接続されている。
【００２０】
加熱用循環ポンプ１８、ヒートポンプ用熱交換器１９及びヒートポンプ式熱源器２３を有する外部加熱手段２０は、加熱用循環ポンプ１８を作動して取水口１７から湯水を取り出し、取り出した湯水をヒートポンプ用熱交換器１９に送り込む。ヒートポンプ用熱交換器１９は、熱媒体が循環する熱媒体循環回路２２を介して熱源器の一例であるヒートポンプ式熱源器２３に接続されており、ヒートポンプ式熱源器２３で加熱された熱媒体を加熱源とした熱交換により第１のタンク１１から送り込まれた湯水を加熱する。
【００２１】
そして、ヒートポンプ用熱交換器１９によって加熱された湯は、第２のタンク１２の上部に給湯され、第２のタンク１２は上部に最も高温の湯水を有し上部から下部に近づくにつれ湯水の温度が低くなり下部に最も低温の湯水を有する状態になる。また、第２のタンク１２に内在する湯水は、ヒートポンプ用熱交換器１９により加熱された湯水が第２のタンク１２へ給湯されるのに伴って、第２のタンク１２の下部に連結された連結管１４を経由し第１のタンク１１へ流れ込み、第１のタンク１１も第２のタンク１２と同様に上部に最も高温の湯水を有し上部から下部に近づくにつれ湯水の温度が低くなり下部に最も低温の湯水を有する状態になる。
【００２２】
第１のタンク１１には水温を計測する温度センサの一例である第１、第２、第３、第４の残湯サーミスタ２４、２５、２６、２７が、第１のタンク１１の上部から下部に向かって順に異なる高さ位置で取付けられ、それぞれ取付け位置に存する湯水の温度を計測する。また、第２のタンク１２には上部から下部に向かって順に異なる高さ位置で、第５、第６、第７の残湯サーミスタ２８、２９、３０が取付けられ、それぞれ取付け位置に存する湯水の温度を計測する。
【００２３】
ヒートポンプ用熱交換器１９と第２のタンク１２の上部との間に加熱用三方弁３２が配置され、加熱用三方弁３２はバイパス管３３を介して第１のタンク１１の下部に配管接続されており、加熱用三方弁３２はヒートポンプ用熱交換器１９から流れ込む湯水を第２のタンク１２に流すか、あるいは、バイパス管３３を介して第１のタンク１１の下部に流すかを切換え可能である。
【００２４】
加熱用三方弁３２及び加熱用循環ポンプ１８には外部加熱手段２０による湯水の加熱を制御する制御装置３４が接続され、制御装置３４はヒートポンプ式熱源器２３が作動直後で熱媒体循環回路２２を循環する熱媒体が取水口１７から取り出された湯水を加熱可能な温度まで達していないとき、加熱用三方弁３２を切換えてヒートポンプ用熱交換器１９から流れ込む湯水を第１のタンク１１の下部に流し、低温の湯水が第２のタンク１２の上部に供給され、第２のタンク１２に在する湯水の温度が低下するのを防止する。
【００２５】
また、制御装置３４は熱媒体循環回路２２を循環する熱媒体が取水口１７から取り出された湯水を加熱可能な温度となったとき、外部加熱手段２０による湯水の加熱を実行すると共に、加熱用三方弁３２を切換えてヒートポンプ用熱交換器１９から送られた湯を第２のタンク１２の上部に送る。
第１のタンク１１の上部及び第２のタンク１２の上部に配管接続された貯湯タンク用混合弁３５が設けられ、貯湯タンク用混合弁３５は第１のタンク１１の上部及び第２のタンク１２の上部から送り出されたそれぞれの湯を混合し、所定温度Ｔ以上の湯となるように調整する。
【００２６】
第１のタンク１１及び第２のタンク１２の湯の温度がいずれも所定温度Ｔ以上の場合は、第１のタンク１１の湯を優先して使用し、第２のタンク１２の湯を温存するので、第２のタンク１２が後述の追焚き運転が可能な高温の湯を有する状態になり易くしている。
なお、貯湯タンク用混合弁３５を介して送り出された湯には、水道水が混合され、１）台所及び洗面台の蛇口等へ供給する湯水の温度として設定された給湯設定温度の湯水、及び２）浴槽３８へ湯張りする湯水の温度として設定された湯張り設定温度の湯水とされて供給されるので、この給湯設定温度と湯張り設定温度のうちで温度が高いほうを所定温度Ｔとする。
【００２７】
また、貯湯タンク用混合弁３５の出口３６側近傍に湯温を計測する温度センサの一例である第１のサーミスタ３７が取付けられており、第１のサーミスタ３７は貯湯タンク用混合弁３５から送り出される湯の温度を計測するので、貯湯タンク用混合弁３５から送り出された湯の温度が実際に所定温度Ｔ以上であるか否かが検知可能である。
【００２８】
貯湯タンク用混合弁３５の出口３６側の水路は分岐し、分岐したうち一方が給湯混合弁４２の入口４３側に向かう水路を形成し、他方が浴槽用混合弁３９の入口４０側に向かう水路を形成する。
給湯混合弁４２には、水道管１５が接続され、給湯混合弁４２は貯湯タンク用混合弁３５を経由して流れ込む第１のタンク１１及び第２のタンク１２の湯に水道水を混合して給湯設定温度の湯水とし、この給湯設定温度の湯水を台所、洗面台の蛇口等に接続された給湯管４４へ送り出す。
【００２９】
また、浴槽用混合弁３９にも、水道管１５が接続され、浴槽用混合弁３９は貯湯タンク用混合弁３５を経由して流れ込む第１のタンク１１及び第２のタンク１２の湯に水道水を混合して湯張り設定温度の湯水とし、この湯張り設定温度の湯水を浴槽３８に供給（湯張り）する。
【００３０】
給湯混合弁４２の入口４３側近傍には、それぞれ給湯混合弁４２から貯湯タンク用混合弁３５に湯水が流れないようにする第１の逆止弁４５及び給湯混合弁４２から水道管１５に向かって湯水が流れないようにする第２の逆止弁４６が設けられ、また、浴槽用混合弁３９と貯湯タンク用混合弁３５の間には浴槽用混合弁３９から貯湯タンク用混合弁３５に向かって湯水が流れないように第３の逆止弁４７が設けられている。
【００３１】
浴槽用混合弁３９を始点として開閉弁４８、第４の逆止弁４９、浴槽用循環ポンプ５０を経由して浴槽３８まで達する湯張り回路５２が形成され、給湯システム１０は、開閉弁４８を開いた状態にすることによって、浴槽用混合弁３９で温度調整がなされた湯水を浴槽３８に供給する。なお、開閉弁４８及び浴槽用循環ポンプ５０は制御装置３４に接続され、制御装置３４は、開閉弁４８の開閉及び浴槽用循環ポンプ５０の作動、停止をそれぞれ制御する。また、第４の逆止弁４９は、浴槽３８側から浴槽用混合弁３９へ湯水が流れるのを防ぐ。
【００３２】
浴槽３８には、湯張り回路５２と一部を共有し浴槽３８内の湯（湯水）が循環する浴槽循環回路５３が接続されている。浴槽循環回路５３には、浴槽３８近傍に浴槽３８内の湯の温度を計測する第２のサーミスタ５４及び浴槽３８内の湯の量を計測する水位センサ５５が取付けられると共に、浴槽循環回路５３内で浴槽３８の湯を循環させる浴槽用循環ポンプ５０が配設されている。
【００３３】
浴槽循環回路５３内で浴槽３８の湯を循環させ、この湯を熱源に貯湯タンク１３（第１のタンク１１）から出水される湯水を加熱する熱回収と、貯湯タンク１３（第２のタンク１２）から出水される湯水を熱源に浴槽３８の湯を加熱する追焚きとを行う熱交換器５６が設けられ、熱交換器５６内に形成された浴槽３８の湯が流れる浴槽側流路５７は、浴槽循環回路５３の一部を構成する。
【００３４】
制御装置３４により開閉弁４８を閉じた状態にし浴槽用循環ポンプ５０を作動することで浴槽３８から湯が取り出され、取り出された湯は、浴槽循環回路５３を循環して浴槽３８に流入する。
第２のタンク１２の上部には、湯を出湯する追焚き用出湯口５８が備えられ、第２のタンク１２の追焚き用出湯口５８から出湯した湯は、熱交換用三方弁６３に送られる。
【００３５】
熱交換用三方弁６３は、追焚き用出湯口５８に配管接続された追焚き側入口５９と第１のタンク１１から湯水が供給される熱回収側入口６０とを有し、追焚き側入口５９及び熱回収側入口６０のうち一方を熱交換用三方弁６３に備えられた熱交換側出口６１側に湯水（又は湯）が通過する状態にし、他方を熱交換側出口６１側に湯水が通過しない状態にする。熱交換側出口６１は、熱交換器５６及び熱交換用循環ポンプ６４を経由して第１のタンク１１の下部に備えられた入水口６５に配管接続されている。
【００３６】
追焚き側入口５９が湯を通過可能な状態で、熱交換用循環ポンプ６４が作動すると、第２のタンク１２内上部の湯が追焚き用出湯口５８から出湯し入水口６５へ送られる。
また、第１のタンク１１の下部に湯水を出水する出水口６７が備えられ、出水口６７は熱回収側入口６０に配管接続され、熱交換用三方弁６３を介して熱交換器５６に配管接続されている。
【００３７】
なお、入水口６５は、取水口１７に対して水道水入口１６及び出水口６７より近い位置に配置、例えば取水口１７に隣接して配置されているので、給湯システム１０は、熱交換器５６による熱回収と同期して外部加熱手段２０による湯水の加熱が実行されると、熱交換器５６で加熱され入水口６５を介して第１のタンク１１に流入する湯を積極的に取水口１７から取り出すことができる。
【００３８】
出水口６７を始点に熱交換用三方弁６３、熱交換器５６、熱交換用循環ポンプ６４を経由して入水口６５を終点とする回路を熱回収回路６８とし、追焚き用出湯口５８を始点に熱交換用三方弁６３、熱交換器５６、熱交換用循環ポンプ６４を経由して入水口６５を終点とする回路を追焚き回路６６とすると、追焚き回路６６及び熱回収回路６８は熱交換側出口６１から入水口６５までの部位を共有する。
【００３９】
また、熱交換器５６の内部には、追焚き回路６６及び熱回収回路６８を構成する貯湯タンク側流路６９が形成されており、熱交換側出口６１から流れ出る湯水は、貯湯タンク側流路６９を通過する。
熱交換用三方弁６３及び熱交換用循環ポンプ６４は、制御装置３４に接続されており、制御装置３４は、第２のタンク１２から出湯される湯の熱によって浴槽３８内の湯を所定の温度まで追焚き（加熱）するのを要求する追焚き要求信号を外部から受信可能である。
【００４０】
制御装置３４は、追焚き要求信号を受信すると熱交換用三方弁６３の追焚き側入口５９を湯の通過する状態にし、更に熱交換用循環ポンプ６４を作動し追焚き用出湯口５８から第２のタンク１２の湯を取り出し、この湯を貯湯タンク側流路６９を経由して入水口６５から第１の貯湯タンク１１に流し込む。また、制御装置３４は、浴槽用循環ポンプ５０にも接続されており、追焚き要求信号を受信すると浴槽用循環ポンプ５０を作動し、浴槽３８内の湯を浴槽循環回路５３内で循環させ、貯湯タンク側流路６９に流れる第２のタンク１２の湯を熱源にした熱交換により浴槽側流路５７を流れる浴槽３８の湯を加熱する。
【００４１】
熱交換は熱源が加熱対象に比べ高温であることが成立条件であり、その温度差が大きいほど効率的となり短時間で加熱対象を加熱することができるので、制御装置３４は、非効率な熱交換を避けるべく追焚き用出湯口５８から出湯される湯の温度Ｃが浴槽３８の湯の温度として設定されたふろ設定温度に比べて高温であってもその温度差が予め設定された設定温度差Ｘ、例えば５ｄｅｇ（℃）より小さければ追焚きを実行しない。
【００４２】
ここで、第５の残湯サーミスタ２８は第２のタンク１２の追焚き用出湯口５８の配置位置と同一の高さに配置されており、温度Ｃは第５の残湯サーミスタ２８によって計測され、温度Ａは第２のサーミスタ５４によって計測される。また、追焚きは、熱交換器５６での浴槽３８の湯の加熱により温度Ｃがふろ設定温度になった時点で終了する。なお、追焚きがなされていない時、追焚き側入口５９は湯が通過しない状態となっている。
【００４３】
制御装置３４は、浴槽３８内の湯を熱源に出水口６７から出水される第１のタンク１１の湯水を所定の温度まで加熱するのを開始する熱回収開始入力の信号を外部から受信可能であり、この熱回収開始入力を基にして熱交換器５６による湯水の加熱を制御する。制御装置３４は、この熱回収開始入力を受信すると熱交換用三方弁６３の熱回収側入口６０を湯水が通過する状態にし、更に熱交換用循環ポンプ６４を作動し出水口６７を介して第１のタンク１１から湯水を取り出し、この湯水を貯湯タンク側流路６９を経由して入水口６５から第１の貯湯タンク１１に流し込むと共に、浴槽用循環ポンプ５０を作動し浴槽３８内の湯を浴槽循環回路５３内で循環させ、浴槽側流路５７を流れる湯を熱源にした熱交換により貯湯タンク側流路６９を流れる第１の貯湯タンク１１の湯水を加熱する熱回収を行う。
【００４４】
制御装置３４は浴槽３８の湯の温度Ａが出水口６７から出水される湯水の温度Ｂに比べて予め設定された設定温度Ｙ（例えば７ｄｅｇ）高いことを条件にして熱交換器５６による湯水の加熱、即ち熱回収を行う。第４の残湯サーミスタ２７は第１のタンク１１の出水口６７の配置位置と同一の高さに配置されており、温度Ｂは第４の残湯サーミスタ２７によって計測される。また、熱回収は、熱交換器５６での貯湯タンク１３の湯水の加熱により温度Ａが温度Ｂに比べて予め設定された設定温度Ｚ（例えば５ｄｅｇ）以上高温でなくなった時点で終了する。
なお、制御装置３４は、例えばマイクロコンピュータにより構成され、第２のサーミスタ５４、及び第４、第５の残湯サーミスタ２７、２８で計測された温度を検知でき、また、加熱用循環ポンプ１８、浴槽用循環ポンプ５０及び熱交換用循環ポンプ６４の運転や、加熱用三方弁３２、開閉弁４８、熱交換用三方弁６３の動作を制御するプログラムが格納されている。
【００４５】
熱回収により熱交換器５６で加熱された湯は、入水口６５から第１のタンク１１内に流れ込むので、この流れ込んだ湯水は第１のタンク１１内を下部から上部に流動しながら第１のタンク１１に内在する湯水全体に拡散する。
ここで、入水口６５は取水口１７に隣接して配置されているので、制御装置３４が外部加熱手段２０による湯水の加熱と同期して熱回収を行うことで、入水口６５から流入する加熱された湯を積極的に取水口１７から取り出し、入水口６５から流入する湯が第１のタンク１１内で拡散して第１のタンク１１の湯水全体が温度上昇するのを抑制し、熱回収（熱交換）の効率を上げることができる。
【００４６】
更に、外部加熱手段２０による湯水の加熱がなされている時、取水口１７から取り出された第１のタンク１１の湯水が第２のタンク１２に送り込まれるのに伴って第２のタンク１２の下部の湯水が連結管１４を経由して第１のタンク１１の上部へ流れ込み、第２のタンク１２の下部の湯水は、第１のタンク１１の上部の温度より低温であるので、この作用によっても第１のタンク１１に内在する湯水が熱回収により温度上昇するのを抑制する。
【００４７】
追焚き又は熱回収が行われていない時、熱回収側入口６０は湯水が通過する状態で追焚き側入口５９は湯が通過しない状態であり、更に入水口６５及び出水口６７は共に第１のタンク１１の下部に配置され、入水口６５の近傍及び出水口６７の近傍に存する湯水の温度差は微差であるので、貯湯タンク側流路６９内の湯水が時間経過により冷やされ熱回収回路６８内を流動して入水口６５又は出水口６７から第１のタンク１１に流入する湯水量を制限することができる。
【００４８】
図３に示すように、制御装置３４は熱回収開始入力があったことを条件（ステップＳ１）に、外部加熱手段２０による湯水の加熱が実行中か否かを検知し（ステップＳ２）、外部加熱手段２０による湯水の加熱が実行中であれば、温度Ａが温度Ｂに比べて設定温度Ｙ以上高くかつ浴槽３８に一定以上の湯があることを条件に直ちに熱回収を開始する（ステップＳ３）。なお、制御装置３４は、温度Ａが温度Ｂに比べて設定温度Ｙ以上高いことを条件にして、熱回収を行う制御手段１を有する。
【００４９】
また、制御装置３４は、ステップＳ２で外部加熱手段２０による湯水の加熱が実行されていないことを検知した際には、現在時刻が電力料が安価となる深夜電力割引時間帯であるか否かを検知し（ステップＳ４）、深夜電力割引時間帯である場合、温度Ａが温度Ｂに比べて設定温度Ｙ以上高温であり浴槽３８に一定以上の湯があることを条件に直ちに熱回収を開始する（ステップＳ５）。なお、制御装置３４は、熱回収開始入力があったことを条件として、深夜電力割引時間帯に熱回収を行う制御手段２を有する。
【００５０】
ここで、制御装置３４は、深夜電力割引時間帯の開始時刻（以下「Ｎ時」ともいう）及び終了時刻が予め設定可能であり、通常２３時〜７時が深夜電力割引時間帯として設定される。なお、制御装置３４は、ステップＳ３で直ちに熱回収を開始することなく、Ｎ時に熱回収を開始することが設定可能であり、また、ステップＳ４で外部加熱手段２０による湯水の加熱の開始時まで熱回収を開始せず、外部加熱手段２０による湯水の加熱の開始時に熱回収の実行を開始することも設定可能である。
【００５１】
更に、制御装置３４は、深夜電力割引時間の前で熱回収を実行しない待機時間帯Ｗを設定することができる制御手段３を有し、制御手段３は熱回収開始入力があったとき、かつ温度Ａが温度Ｂに比べて設定温度差Ｙ以上高温であっても待機時間帯Ｗでは熱回収を開始しない。なお、待機時間帯Ｗの終了時は常に制御装置３４に設定された深夜電力割引時間帯の開始時刻であり、待機時間帯Ｗを設定する具体的な設定値は、時間長（例えば３時間）となる。
【００５２】
また、待機時間帯Ｗの設定値として設定可能な最長値を予め定めることができ、設定可能な最長値を定めた場合、熱回収開始入力があった時刻からＮ時までの時間間隔が長く、浴槽３８の湯の温度が時間の経過と共に低下して、熱回収できない温度、すなわち温度Ａが温度Ｂに比べて設定温度Ｙ以上高温でない温度となることを回避することができる。
【００５３】
制御装置３４の制御手段３は、ステップＳ４で現在時刻が深夜電力割引時間帯でないことを検知した場合、現在時刻が待機時間帯Ｗであるか否かを検知し（ステップＳ６）、待機時間帯Ｗである場合、Ｎ時まで熱回収をせずに、Ｎ時に熱回収を開始する（ステップＳ７）。
【００５４】
一方、制御装置３４の制御手段３は、ステップＳ６で現在時刻が待機時間帯Ｗでない（待機時間帯Ｗの前で、深夜電電力時間帯でない）ことを検知した場合、熱回収開始入力があった時点で直ちに熱回収を開始する（ステップＳ８）。例えば、朝風呂に入り、深夜電力割引時間帯まで待って熱回収すると、浴槽３８の湯が冷めてしまうような場合がこれに相当する。
また、制御装置３４は、ステップＳ５、ステップＳ７、ステップＳ８で熱回収を開始する際、外部加熱手段２０による湯水の加熱を開始するか否かを予め設定でき、外部加熱手段２０による湯水の加熱と同期して熱交換器による湯水の加熱を実行することも可能である。
【００５５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、外部加熱手段は熱源としてヒートポンプ式熱源器を備える代わりに、電熱ヒータや、ガス又は石油を燃料とした熱源装置を用いることができる。また、貯湯タンクは２体のタンクを有することなく１体のタンクとすることもでき、この場合、貯湯タンクは上部の一箇所に設けられた給湯口から給湯設定温度及び湯張り設定温度以上の温度の湯水を出水する。
【符号の説明】
【００５６】
１０：給湯システム、１１：第１のタンク、１２：第２のタンク、１３：貯湯タンク、１４：連結管、１５：水道管、１６：水道水入口、１７：取水口、１８：加熱用循環ポンプ、１９：ヒートポンプ用熱交換器、２０：外部加熱手段、２２：熱媒体循環回路、２３：ヒートポンプ式熱源器、２４：第１の残湯サーミスタ、２５：第２の残湯サーミスタ、２６：第３の残湯サーミスタ、２７：第４の残湯サーミスタ、２８：第５の残湯サーミスタ、２９：第６の残湯サーミスタ、３０：第７の残湯サーミスタ、３２：加熱用三方弁、３３：バイパス管、３４：制御装置、３５：貯湯タンク用混合弁、３６：出口、３７：第１のサーミスタ、３８：浴槽、３９：浴槽用混合弁、４０：入口、４２給湯混合弁、４３：入口、４４：給湯管、４５：第１の逆止弁、４６：第２の逆止弁、４７：第３の逆止弁、４８：開閉弁、４９：第４の逆止弁、５０：浴槽用循環ポンプ、５２：湯張り回路、５３：浴槽循環回路、５４：第２のサーミスタ、５５：水位センサ、５６：熱交換器、５７：浴槽側流路、５８：追焚き用出湯口、５９：追焚き側入口、６０：熱回収側入口、６１：熱交換側出口、６３：熱交換用三方弁、６４：熱交換用循環ポンプ、６５：入水口、６６：追焚き回路、６７：出水口、６８：熱回収回路、６９：貯湯タンク側流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浴槽の湯を熱源にした熱交換器による湯水の加熱が可能な給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、浴槽の湯を加熱源に貯湯タンクの湯水を加熱する給湯システムが提案されており、その具体例が例えば特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載の給湯システムは、循環ポンプを作動して貯湯タンク下部から湯水を取り出し、浴槽の湯を加熱源に熱交換器でその湯水を加熱した後に貯湯タンク上部に戻している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１１５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この給湯システムでは、循環ポンプ（Ｐ２、Ｐ３）が停止したとき、熱交換器に貯まっている湯が冷やされることで、貯湯タンクの上部と下部を接続する配管内で対流が生じる。そして、貯湯タンク上部の湯が下部の湯水に比べて高温で比重が異なるため、貯湯タンクの上部と下部を接続する配管内の湯全体が低温の湯水となったとき、その低温の湯水が貯湯タンクの下部から貯湯タンク内に流入することとなり、貯湯タンク内の湯水の温度が降下する。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、熱交換器で湯が冷やされることに起因して貯湯タンク内の湯水の温度が降下するのを抑制する給湯システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的に沿う本発明に係る給湯システムは、水道水を入れる水道水入口を底部に備え、貯留された湯を上部から送り出す貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部に備えられた出水口に配管接続され、浴槽の湯を循環させて、前記出水口から出水される湯水を加熱する熱交換器と、前記貯湯タンクの下部に備えられた取水口から取り出された湯水を加熱し、前記貯湯タンクの上部に給湯する外部加熱手段と、前記熱交換器による湯水の加熱及び前記外部加熱手段による湯水の加熱をそれぞれ制御する制御装置とを有し、前記貯湯タンクの下部に、前記熱交換器によって加熱された湯が入水する入水口を設けている。
【０００６】
本発明に係る給湯システムにおいて、前記貯湯タンクは並列配置された第１、第２のタンクからなり、該第１のタンクの上部が該第２のタンクの下部に連結管を介して連結されて、前記貯湯タンクの上部が前記第２のタンクの上部として、前記貯湯タンクの下部が前記第１のタンクの下部としてそれぞれ機能するのが好ましい。
【０００７】
本発明に係る給湯システムにおいて、前記制御装置は、前記浴槽の湯の温度Ａ及び前記出水口から出水される湯水の温度Ｂを検知し、温度Ａが温度Ｂより所定温度以上高いことを条件にして、前記熱交換器による湯水の加熱を行う制御手段１を有するのが好ましい。
【０００８】
本発明に係る給湯システムにおいて、前記制御装置は、熱回収開始入力のあったことを条件として、深夜電力割引時間帯に前記熱交換器による湯水の加熱を開始する制御手段２を有することができる。
【０００９】
本発明に係る給湯システムにおいて、前記制御装置は、深夜電力割引時間帯の前に待機時間帯が設定され、該待機時間帯に熱回収開始入力があった場合には、深夜電力割引時間帯まで待って、前記熱交換器による湯水の加熱を行い、前記待機時間帯前に熱回収開始入力があった場合には、熱回収開始入力があった時点で前記熱交換器による湯水の加熱を行う制御手段３を有することができる。
【００１０】
本発明に係る給湯システムにおいて、前記入水口は、前記取水口に対して前記出水口より近くに配置され、前記外部加熱手段による湯水の加熱と同期して前記熱交換器による湯水の加熱を行い、該熱交換器によって加熱された湯を積極的に前記取水口から取り出すことができる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１〜６記載の給湯システムは、貯湯タンクの下部に、熱交換器へ湯水を出水する出水口と熱交換器により加熱された湯が入水する入水口とを設けているので、貯湯タンクの入水口及び出水口の高さ位置に存する湯水の温度差は小さく、熱交換器での湯水の加熱が実行されずに熱交換器内の湯が冷えて入水口と出水口を接続する回路内全体が低温な湯水を有するようになっても、この低温な湯水が入水口又は出水口から流入するのを防止し、貯湯タンクに貯えられた湯水全体の温度降下を抑制可能である。
【００１２】
特に、請求項２記載の給湯システムは、貯湯タンクが並列配置された第１、第２のタンクからなるので、貯湯タンクの設置について省スペース化が可能である。
【００１３】
請求項３記載の貯湯システムは、浴槽の湯の温度Ａが出水口から出水される湯水の温度Ｂより所定温度以上高いことを条件にして、熱交換器による湯水の加熱を行うので、加熱ができない状況、あるいは加熱効率が低い状況下での湯水の加熱動作の実行を回避することが可能である。
【００１４】
請求項４記載の貯湯システムは、深夜電力割引時間帯に熱交換器による湯水の加熱を開始するので、湯水の加熱に要する電力コストを低減することが可能である。
【００１５】
請求項５記載の貯湯システムは、待機時間帯に熱回収開始入力があった場合、深夜電力割引時間帯まで待って、熱交換器による湯水の加熱を行うので、湯水の加熱に要する電力コストを低減することが可能であり、また、待機時間帯前に熱回収開始入力があった場合は、その時点で熱交換器による湯水の加熱を行い、浴槽の湯の温度が大幅に低下する前に熱交換器による湯水の加熱が可能である。
【００１６】
請求項６記載の貯湯システムは、熱交換器によって加熱された湯水を積極的に取水口から取り出すので、貯湯タンク内の湯水の温度上昇を抑制して熱交換器に低温の貯湯タンクを送り出し、熱交換器の加熱効率を上げることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る給湯システムを示す概略説明図である。
【図２】同給湯システムの制御装置の接続を示すブロック図である。
【図３】同給湯システムの熱回収の開始時を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る給湯システム１０は、水道水を入れる水道水入口１６を底部に備え、貯留された湯を上部から送り出す貯湯タンク１３と、浴槽３８の湯を循環させて、貯湯タンク１３の下部に備えられた出水口６７から出水される湯水を加熱する熱交換器５６と、貯湯タンク１３の下部に備えられた取水口１７から取り出された湯水を加熱し、貯湯タンク１３の上部に給湯する外部加熱手段２０と、熱交換器５６による湯水の加熱及び外部加熱手段２０による湯水の加熱をそれぞれ制御する制御装置３４とを有している。
【００１９】
貯湯タンク１３は、湯水を貯留する並列配置された第１、第２のタンク１１、１２からなり、第１のタンク１１の上部は、連結管１４を介して第２のタンク１２の下部に連結されており、第１のタンク１１内の湯水と第２のタンク１２内の湯水は連結管１４を経由して行き来可能である。
水道管１５に接続され第１のタンク１１へ水道水を入れる水道水入口１６が第１のタンク１１の底部（下部）に備えられている。
第１のタンク１１の下部に取水口１７が備えられ、取水口１７は加熱用循環ポンプ１８とヒートポンプ用熱交換器１９を介して第２のタンク１２の上部に配管接続されている。
【００２０】
加熱用循環ポンプ１８、ヒートポンプ用熱交換器１９及びヒートポンプ式熱源器２３を有する外部加熱手段２０は、加熱用循環ポンプ１８を作動して取水口１７から湯水を取り出し、取り出した湯水をヒートポンプ用熱交換器１９に送り込む。ヒートポンプ用熱交換器１９は、熱媒体が循環する熱媒体循環回路２２を介して熱源器の一例であるヒートポンプ式熱源器２３に接続されており、ヒートポンプ式熱源器２３で加熱された熱媒体を加熱源とした熱交換により第１のタンク１１から送り込まれた湯水を加熱する。
【００２１】
そして、ヒートポンプ用熱交換器１９によって加熱された湯は、第２のタンク１２の上部に給湯され、第２のタンク１２は上部に最も高温の湯水を有し上部から下部に近づくにつれ湯水の温度が低くなり下部に最も低温の湯水を有する状態になる。また、第２のタンク１２に内在する湯水は、ヒートポンプ用熱交換器１９により加熱された湯水が第２のタンク１２へ給湯されるのに伴って、第２のタンク１２の下部に連結された連結管１４を経由し第１のタンク１１へ流れ込み、第１のタンク１１も第２のタンク１２と同様に上部に最も高温の湯水を有し上部から下部に近づくにつれ湯水の温度が低くなり下部に最も低温の湯水を有する状態になる。
【００２２】
第１のタンク１１には水温を計測する温度センサの一例である第１、第２、第３、第４の残湯サーミスタ２４、２５、２６、２７が、第１のタンク１１の上部から下部に向かって順に異なる高さ位置で取付けられ、それぞれ取付け位置に存する湯水の温度を計測する。また、第２のタンク１２には上部から下部に向かって順に異なる高さ位置で、第５、第６、第７の残湯サーミスタ２８、２９、３０が取付けられ、それぞれ取付け位置に存する湯水の温度を計測する。
【００２３】
ヒートポンプ用熱交換器１９と第２のタンク１２の上部との間に加熱用三方弁３２が配置され、加熱用三方弁３２はバイパス管３３を介して第１のタンク１１の下部に配管接続されており、加熱用三方弁３２はヒートポンプ用熱交換器１９から流れ込む湯水を第２のタンク１２に流すか、あるいは、バイパス管３３を介して第１のタンク１１の下部に流すかを切換え可能である。
【００２４】
加熱用三方弁３２及び加熱用循環ポンプ１８には外部加熱手段２０による湯水の加熱を制御する制御装置３４が接続され、制御装置３４はヒートポンプ式熱源器２３が作動直後で熱媒体循環回路２２を循環する熱媒体が取水口１７から取り出された湯水を加熱可能な温度まで達していないとき、加熱用三方弁３２を切換えてヒートポンプ用熱交換器１９から流れ込む湯水を第１のタンク１１の下部に流し、低温の湯水が第２のタンク１２の上部に供給され、第２のタンク１２に在する湯水の温度が低下するのを防止する。
【００２５】
また、制御装置３４は熱媒体循環回路２２を循環する熱媒体が取水口１７から取り出された湯水を加熱可能な温度となったとき、外部加熱手段２０による湯水の加熱を実行すると共に、加熱用三方弁３２を切換えてヒートポンプ用熱交換器１９から送られた湯を第２のタンク１２の上部に送る。
第１のタンク１１の上部及び第２のタンク１２の上部に配管接続された貯湯タンク用混合弁３５が設けられ、貯湯タンク用混合弁３５は第１のタンク１１の上部及び第２のタンク１２の上部から送り出されたそれぞれの湯を混合し、所定温度Ｔ以上の湯となるように調整する。
【００２６】
第１のタンク１１及び第２のタンク１２の湯の温度がいずれも所定温度Ｔ以上の場合は、第１のタンク１１の湯を優先して使用し、第２のタンク１２の湯を温存するので、第２のタンク１２が後述の追焚き運転が可能な高温の湯を有する状態になり易くしている。
なお、貯湯タンク用混合弁３５を介して送り出された湯には、水道水が混合され、１）台所及び洗面台の蛇口等へ供給する湯水の温度として設定された給湯設定温度の湯水、及び２）浴槽３８へ湯張りする湯水の温度として設定された湯張り設定温度の湯水とされて供給されるので、この給湯設定温度と湯張り設定温度のうちで温度が高いほうを所定温度Ｔとする。
【００２７】
また、貯湯タンク用混合弁３５の出口３６側近傍に湯温を計測する温度センサの一例である第１のサーミスタ３７が取付けられており、第１のサーミスタ３７は貯湯タンク用混合弁３５から送り出される湯の温度を計測するので、貯湯タンク用混合弁３５から送り出された湯の温度が実際に所定温度Ｔ以上であるか否かが検知可能である。
【００２８】
貯湯タンク用混合弁３５の出口３６側の水路は分岐し、分岐したうち一方が給湯混合弁４２の入口４３側に向かう水路を形成し、他方が浴槽用混合弁３９の入口４０側に向かう水路を形成する。
給湯混合弁４２には、水道管１５が接続され、給湯混合弁４２は貯湯タンク用混合弁３５を経由して流れ込む第１のタンク１１及び第２のタンク１２の湯に水道水を混合して給湯設定温度の湯水とし、この給湯設定温度の湯水を台所、洗面台の蛇口等に接続された給湯管４４へ送り出す。
【００２９】
また、浴槽用混合弁３９にも、水道管１５が接続され、浴槽用混合弁３９は貯湯タンク用混合弁３５を経由して流れ込む第１のタンク１１及び第２のタンク１２の湯に水道水を混合して湯張り設定温度の湯水とし、この湯張り設定温度の湯水を浴槽３８に供給（湯張り）する。
【００３０】
給湯混合弁４２の入口４３側近傍には、それぞれ給湯混合弁４２から貯湯タンク用混合弁３５に湯水が流れないようにする第１の逆止弁４５及び給湯混合弁４２から水道管１５に向かって湯水が流れないようにする第２の逆止弁４６が設けられ、また、浴槽用混合弁３９と貯湯タンク用混合弁３５の間には浴槽用混合弁３９から貯湯タンク用混合弁３５に向かって湯水が流れないように第３の逆止弁４７が設けられている。
【００３１】
浴槽用混合弁３９を始点として開閉弁４８、第４の逆止弁４９、浴槽用循環ポンプ５０を経由して浴槽３８まで達する湯張り回路５２が形成され、給湯システム１０は、開閉弁４８を開いた状態にすることによって、浴槽用混合弁３９で温度調整がなされた湯水を浴槽３８に供給する。なお、開閉弁４８及び浴槽用循環ポンプ５０は制御装置３４に接続され、制御装置３４は、開閉弁４８の開閉及び浴槽用循環ポンプ５０の作動、停止をそれぞれ制御する。また、第４の逆止弁４９は、浴槽３８側から浴槽用混合弁３９へ湯水が流れるのを防ぐ。
【００３２】
浴槽３８には、湯張り回路５２と一部を共有し浴槽３８内の湯（湯水）が循環する浴槽循環回路５３が接続されている。浴槽循環回路５３には、浴槽３８近傍に浴槽３８内の湯の温度を計測する第２のサーミスタ５４及び浴槽３８内の湯の量を計測する水位センサ５５が取付けられると共に、浴槽循環回路５３内で浴槽３８の湯を循環させる浴槽用循環ポンプ５０が配設されている。
【００３３】
浴槽循環回路５３内で浴槽３８の湯を循環させ、この湯を熱源に貯湯タンク１３（第１のタンク１１）から出水される湯水を加熱する熱回収と、貯湯タンク１３（第２のタンク１２）から出水される湯水を熱源に浴槽３８の湯を加熱する追焚きとを行う熱交換器５６が設けられ、熱交換器５６内に形成された浴槽３８の湯が流れる浴槽側流路５７は、浴槽循環回路５３の一部を構成する。
【００３４】
制御装置３４により開閉弁４８を閉じた状態にし浴槽用循環ポンプ５０を作動することで浴槽３８から湯が取り出され、取り出された湯は、浴槽循環回路５３を循環して浴槽３８に流入する。
第２のタンク１２の上部には、湯を出湯する追焚き用出湯口５８が備えられ、第２のタンク１２の追焚き用出湯口５８から出湯した湯は、熱交換用三方弁６３に送られる。
【００３５】
熱交換用三方弁６３は、追焚き用出湯口５８に配管接続された追焚き側入口５９と第１のタンク１１から湯水が供給される熱回収側入口６０とを有し、追焚き側入口５９及び熱回収側入口６０のうち一方を熱交換用三方弁６３に備えられた熱交換側出口６１側に湯水（又は湯）が通過する状態にし、他方を熱交換側出口６１側に湯水が通過しない状態にする。熱交換側出口６１は、熱交換器５６及び熱交換用循環ポンプ６４を経由して第１のタンク１１の下部に備えられた入水口６５に配管接続されている。
【００３６】
追焚き側入口５９が湯を通過可能な状態で、熱交換用循環ポンプ６４が作動すると、第２のタンク１２内上部の湯が追焚き用出湯口５８から出湯し入水口６５へ送られる。
また、第１のタンク１１の下部に湯水を出水する出水口６７が備えられ、出水口６７は熱回収側入口６０に配管接続され、熱交換用三方弁６３を介して熱交換器５６に配管接続されている。
【００３７】
なお、入水口６５は、取水口１７に対して水道水入口１６及び出水口６７より近い位置に配置、例えば取水口１７に隣接して配置されているので、給湯システム１０は、熱交換器５６による熱回収と同期して外部加熱手段２０による湯水の加熱が実行されると、熱交換器５６で加熱され入水口６５を介して第１のタンク１１に流入する湯を積極的に取水口１７から取り出すことができる。
【００３８】
出水口６７を始点に熱交換用三方弁６３、熱交換器５６、熱交換用循環ポンプ６４を経由して入水口６５を終点とする回路を熱回収回路６８とし、追焚き用出湯口５８を始点に熱交換用三方弁６３、熱交換器５６、熱交換用循環ポンプ６４を経由して入水口６５を終点とする回路を追焚き回路６６とすると、追焚き回路６６及び熱回収回路６８は熱交換側出口６１から入水口６５までの部位を共有する。
【００３９】
また、熱交換器５６の内部には、追焚き回路６６及び熱回収回路６８を構成する貯湯タンク側流路６９が形成されており、熱交換側出口６１から流れ出る湯水は、貯湯タンク側流路６９を通過する。
熱交換用三方弁６３及び熱交換用循環ポンプ６４は、制御装置３４に接続されており、制御装置３４は、第２のタンク１２から出湯される湯の熱によって浴槽３８内の湯を所定の温度まで追焚き（加熱）するのを要求する追焚き要求信号を外部から受信可能である。
【００４０】
制御装置３４は、追焚き要求信号を受信すると熱交換用三方弁６３の追焚き側入口５９を湯の通過する状態にし、更に熱交換用循環ポンプ６４を作動し追焚き用出湯口５８から第２のタンク１２の湯を取り出し、この湯を貯湯タンク側流路６９を経由して入水口６５から第１の貯湯タンク１１に流し込む。また、制御装置３４は、浴槽用循環ポンプ５０にも接続されており、追焚き要求信号を受信すると浴槽用循環ポンプ５０を作動し、浴槽３８内の湯を浴槽循環回路５３内で循環させ、貯湯タンク側流路６９に流れる第２のタンク１２の湯を熱源にした熱交換により浴槽側流路５７を流れる浴槽３８の湯を加熱する。
【００４１】
熱交換は熱源が加熱対象に比べ高温であることが成立条件であり、その温度差が大きいほど効率的となり短時間で加熱対象を加熱することができるので、制御装置３４は、非効率な熱交換を避けるべく追焚き用出湯口５８から出湯される湯の温度Ｃが浴槽３８の湯の温度として設定されたふろ設定温度に比べて高温であってもその温度差が予め設定された設定温度差Ｘ、例えば５ｄｅｇ（℃）より小さければ追焚きを実行しない。
【００４２】
ここで、第５の残湯サーミスタ２８は第２のタンク１２の追焚き用出湯口５８の配置位置と同一の高さに配置されており、温度Ｃは第５の残湯サーミスタ２８によって計測され、温度Ａは第２のサーミスタ５４によって計測される。また、追焚きは、熱交換器５６での浴槽３８の湯の加熱により温度Ｃがふろ設定温度になった時点で終了する。なお、追焚きがなされていない時、追焚き側入口５９は湯が通過しない状態となっている。
【００４３】
制御装置３４は、浴槽３８内の湯を熱源に出水口６７から出水される第１のタンク１１の湯水を所定の温度まで加熱するのを開始する熱回収開始入力の信号を外部から受信可能であり、この熱回収開始入力を基にして熱交換器５６による湯水の加熱を制御する。制御装置３４は、この熱回収開始入力を受信すると熱交換用三方弁６３の熱回収側入口６０を湯水が通過する状態にし、更に熱交換用循環ポンプ６４を作動し出水口６７を介して第１のタンク１１から湯水を取り出し、この湯水を貯湯タンク側流路６９を経由して入水口６５から第１の貯湯タンク１１に流し込むと共に、浴槽用循環ポンプ５０を作動し浴槽３８内の湯を浴槽循環回路５３内で循環させ、浴槽側流路５７を流れる湯を熱源にした熱交換により貯湯タンク側流路６９を流れる第１の貯湯タンク１１の湯水を加熱する熱回収を行う。
【００４４】
制御装置３４は浴槽３８の湯の温度Ａが出水口６７から出水される湯水の温度Ｂに比べて予め設定された設定温度Ｙ（例えば７ｄｅｇ）高いことを条件にして熱交換器５６による湯水の加熱、即ち熱回収を行う。第４の残湯サーミスタ２７は第１のタンク１１の出水口６７の配置位置と同一の高さに配置されており、温度Ｂは第４の残湯サーミスタ２７によって計測される。また、熱回収は、熱交換器５６での貯湯タンク１３の湯水の加熱により温度Ａが温度Ｂに比べて予め設定された設定温度Ｚ（例えば５ｄｅｇ）以上高温でなくなった時点で終了する。
なお、制御装置３４は、例えばマイクロコンピュータにより構成され、第２のサーミスタ５４、及び第４、第５の残湯サーミスタ２７、２８で計測された温度を検知でき、また、加熱用循環ポンプ１８、浴槽用循環ポンプ５０及び熱交換用循環ポンプ６４の運転や、加熱用三方弁３２、開閉弁４８、熱交換用三方弁６３の動作を制御するプログラムが格納されている。
【００４５】
熱回収により熱交換器５６で加熱された湯は、入水口６５から第１のタンク１１内に流れ込むので、この流れ込んだ湯水は第１のタンク１１内を下部から上部に流動しながら第１のタンク１１に内在する湯水全体に拡散する。
ここで、入水口６５は取水口１７に隣接して配置されているので、制御装置３４が外部加熱手段２０による湯水の加熱と同期して熱回収を行うことで、入水口６５から流入する加熱された湯を積極的に取水口１７から取り出し、入水口６５から流入する湯が第１のタンク１１内で拡散して第１のタンク１１の湯水全体が温度上昇するのを抑制し、熱回収（熱交換）の効率を上げることができる。
【００４６】
更に、外部加熱手段２０による湯水の加熱がなされている時、取水口１７から取り出された第１のタンク１１の湯水が第２のタンク１２に送り込まれるのに伴って第２のタンク１２の下部の湯水が連結管１４を経由して第１のタンク１１の上部へ流れ込み、第２のタンク１２の下部の湯水は、第１のタンク１１の上部の温度より低温であるので、この作用によっても第１のタンク１１に内在する湯水が熱回収により温度上昇するのを抑制する。
【００４７】
追焚き又は熱回収が行われていない時、熱回収側入口６０は湯水が通過する状態で追焚き側入口５９は湯が通過しない状態であり、更に入水口６５及び出水口６７は共に第１のタンク１１の下部に配置され、入水口６５の近傍及び出水口６７の近傍に存する湯水の温度差は微差であるので、貯湯タンク側流路６９内の湯水が時間経過により冷やされ熱回収回路６８内を流動して入水口６５又は出水口６７から第１のタンク１１に流入する湯水量を制限することができる。
【００４８】
図３に示すように、制御装置３４は熱回収開始入力があったことを条件（ステップＳ１）に、外部加熱手段２０による湯水の加熱が実行中か否かを検知し（ステップＳ２）、外部加熱手段２０による湯水の加熱が実行中であれば、温度Ａが温度Ｂに比べて設定温度Ｙ以上高くかつ浴槽３８に一定以上の湯があることを条件に直ちに熱回収を開始する（ステップＳ３）。なお、制御装置３４は、温度Ａが温度Ｂに比べて設定温度Ｙ以上高いことを条件にして、熱回収を行う制御手段１を有する。
【００４９】
また、制御装置３４は、ステップＳ２で外部加熱手段２０による湯水の加熱が実行されていないことを検知した際には、現在時刻が電力料が安価となる深夜電力割引時間帯であるか否かを検知し（ステップＳ４）、深夜電力割引時間帯である場合、温度Ａが温度Ｂに比べて設定温度Ｙ以上高温であり浴槽３８に一定以上の湯があることを条件に直ちに熱回収を開始する（ステップＳ５）。なお、制御装置３４は、熱回収開始入力があったことを条件として、深夜電力割引時間帯に熱回収を行う制御手段２を有する。
【００５０】
ここで、制御装置３４は、深夜電力割引時間帯の開始時刻（以下「Ｎ時」ともいう）及び終了時刻が予め設定可能であり、通常２３時〜７時が深夜電力割引時間帯として設定される。なお、制御装置３４は、ステップＳ３で直ちに熱回収を開始することなく、Ｎ時に熱回収を開始することが設定可能であり、また、ステップＳ４で外部加熱手段２０による湯水の加熱の開始時まで熱回収を開始せず、外部加熱手段２０による湯水の加熱の開始時に熱回収の実行を開始することも設定可能である。
【００５１】
更に、制御装置３４は、深夜電力割引時間の前で熱回収を実行しない待機時間帯Ｗを設定することができる制御手段３を有し、制御手段３は熱回収開始入力があったとき、かつ温度Ａが温度Ｂに比べて設定温度差Ｙ以上高温であっても待機時間帯Ｗでは熱回収を開始しない。なお、待機時間帯Ｗの終了時は常に制御装置３４に設定された深夜電力割引時間帯の開始時刻であり、待機時間帯Ｗを設定する具体的な設定値は、時間長（例えば３時間）となる。
【００５２】
また、待機時間帯Ｗの設定値として設定可能な最長値を予め定めることができ、設定可能な最長値を定めた場合、熱回収開始入力があった時刻からＮ時までの時間間隔が長く、浴槽３８の湯の温度が時間の経過と共に低下して、熱回収できない温度、すなわち温度Ａが温度Ｂに比べて設定温度Ｙ以上高温でない温度となることを回避することができる。
【００５３】
制御装置３４の制御手段３は、ステップＳ４で現在時刻が深夜電力割引時間帯でないことを検知した場合、現在時刻が待機時間帯Ｗであるか否かを検知し（ステップＳ６）、待機時間帯Ｗである場合、Ｎ時まで熱回収をせずに、Ｎ時に熱回収を開始する（ステップＳ７）。
【００５４】
一方、制御装置３４の制御手段３は、ステップＳ６で現在時刻が待機時間帯Ｗでない（待機時間帯Ｗの前で、深夜電電力時間帯でない）ことを検知した場合、熱回収開始入力があった時点で直ちに熱回収を開始する（ステップＳ８）。例えば、朝風呂に入り、深夜電力割引時間帯まで待って熱回収すると、浴槽３８の湯が冷めてしまうような場合がこれに相当する。
また、制御装置３４は、ステップＳ５、ステップＳ７、ステップＳ８で熱回収を開始する際、外部加熱手段２０による湯水の加熱を開始するか否かを予め設定でき、外部加熱手段２０による湯水の加熱と同期して熱交換器による湯水の加熱を実行することも可能である。
【００５５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、外部加熱手段は熱源としてヒートポンプ式熱源器を備える代わりに、電熱ヒータや、ガス又は石油を燃料とした熱源装置を用いることができる。また、貯湯タンクは２体のタンクを有することなく１体のタンクとすることもでき、この場合、貯湯タンクは上部の一箇所に設けられた給湯口から給湯設定温度及び湯張り設定温度以上の温度の湯水を出水する。
【符号の説明】
【００５６】
１０：給湯システム、１１：第１のタンク、１２：第２のタンク、１３：貯湯タンク、１４：連結管、１５：水道管、１６：水道水入口、１７：取水口、１８：加熱用循環ポンプ、１９：ヒートポンプ用熱交換器、２０：外部加熱手段、２２：熱媒体循環回路、２３：ヒートポンプ式熱源器、２４：第１の残湯サーミスタ、２５：第２の残湯サーミスタ、２６：第３の残湯サーミスタ、２７：第４の残湯サーミスタ、２８：第５の残湯サーミスタ、２９：第６の残湯サーミスタ、３０：第７の残湯サーミスタ、３２：加熱用三方弁、３３：バイパス管、３４：制御装置、３５：貯湯タンク用混合弁、３６：出口、３７：第１のサーミスタ、３８：浴槽、３９：浴槽用混合弁、４０：入口、４２給湯混合弁、４３：入口、４４：給湯管、４５：第１の逆止弁、４６：第２の逆止弁、４７：第３の逆止弁、４８：開閉弁、４９：第４の逆止弁、５０：浴槽用循環ポンプ、５２：湯張り回路、５３：浴槽循環回路、５４：第２のサーミスタ、５５：水位センサ、５６：熱交換器、５７：浴槽側流路、５８：追焚き用出湯口、５９：追焚き側入口、６０：熱回収側入口、６１：熱交換側出口、６３：熱交換用三方弁、６４：熱交換用循環ポンプ、６５：入水口、６６：追焚き回路、６７：出水口、６８：熱回収回路、６９：貯湯タンク側流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水道水を入れる水道水入口を底部に備え、貯留された湯を上部から送り出す貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの下部に備えられた出水口に配管接続され、浴槽の湯を循環させて、前記出水口から出水される湯水を加熱する熱交換器と、
前記貯湯タンクの下部に備えられた取水口から取り出された湯水を加熱し、前記貯湯タンクの上部に給湯する外部加熱手段と、
前記熱交換器による湯水の加熱及び前記外部加熱手段による湯水の加熱をそれぞれ制御する制御装置とを有し、
前記貯湯タンクの下部に、前記熱交換器によって加熱された湯が入水する入水口を設けたことを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
請求項１記載の給湯システムにおいて、前記貯湯タンクは並列配置された第１、第２のタンクからなり、該第１のタンクの上部が該第２のタンクの下部に連結管を介して連結されて、前記貯湯タンクの上部が前記第２のタンクの上部として、前記貯湯タンクの下部が前記第１のタンクの下部としてそれぞれ機能することを特徴とする給湯システム。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の給湯システムにおいて、前記制御装置は、前記浴槽の湯の温度Ａ及び前記出水口から出水される湯水の温度Ｂを検知し、温度Ａが温度Ｂより所定温度以上高いことを条件にして、前記熱交換器による湯水の加熱を行う制御手段１を有することを特徴とする循環型給湯システム。
【請求項４】
請求項３記載の給湯システムにおいて、前記制御装置は、熱回収開始入力のあったことを条件として、深夜電力割引時間帯に前記熱交換器による湯水の加熱を開始する制御手段２を有することを特徴とする給湯システム。
【請求項５】
請求項３記載の給湯システムにおいて、前記制御装置は、深夜電力割引時間帯の前に待機時間帯が設定され、該待機時間帯に熱回収開始入力があった場合には、深夜電力割引時間帯まで待って、前記熱交換器による湯水の加熱を行い、前記待機時間帯前に熱回収開始入力があった場合には、熱回収開始入力があった時点で前記熱交換器による湯水の加熱を行う制御手段３を有することを特徴とする給湯システム。
【請求項６】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の給湯システムにおいて、前記入水口は、前記取水口に対して前記出水口より近くに配置され、前記外部加熱手段による湯水の加熱と同期して前記熱交換器による湯水の加熱を行い、該熱交換器によって加熱された湯を積極的に前記取水口から取り出すことを特徴とする給湯システム。
【請求項１】
水道水を入れる水道水入口を底部に備え、貯留された湯を上部から送り出す貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの下部に備えられた出水口に配管接続され、浴槽の湯を循環させて、前記出水口から出水される湯水を加熱する熱交換器と、
前記貯湯タンクの下部に備えられた取水口から取り出された湯水を加熱し、前記貯湯タンクの上部に給湯する外部加熱手段と、
前記熱交換器による湯水の加熱及び前記外部加熱手段による湯水の加熱をそれぞれ制御する制御装置とを有し、
前記貯湯タンクの下部に、前記熱交換器によって加熱された湯が入水する入水口を設けたことを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
請求項１記載の給湯システムにおいて、前記貯湯タンクは並列配置された第１、第２のタンクからなり、該第１のタンクの上部が該第２のタンクの下部に連結管を介して連結されて、前記貯湯タンクの上部が前記第２のタンクの上部として、前記貯湯タンクの下部が前記第１のタンクの下部としてそれぞれ機能することを特徴とする給湯システム。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の給湯システムにおいて、前記制御装置は、前記浴槽の湯の温度Ａ及び前記出水口から出水される湯水の温度Ｂを検知し、温度Ａが温度Ｂより所定温度以上高いことを条件にして、前記熱交換器による湯水の加熱を行う制御手段１を有することを特徴とする循環型給湯システム。
【請求項４】
請求項３記載の給湯システムにおいて、前記制御装置は、熱回収開始入力のあったことを条件として、深夜電力割引時間帯に前記熱交換器による湯水の加熱を開始する制御手段２を有することを特徴とする給湯システム。
【請求項５】
請求項３記載の給湯システムにおいて、前記制御装置は、深夜電力割引時間帯の前に待機時間帯が設定され、該待機時間帯に熱回収開始入力があった場合には、深夜電力割引時間帯まで待って、前記熱交換器による湯水の加熱を行い、前記待機時間帯前に熱回収開始入力があった場合には、熱回収開始入力があった時点で前記熱交換器による湯水の加熱を行う制御手段３を有することを特徴とする給湯システム。
【請求項６】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の給湯システムにおいて、前記入水口は、前記取水口に対して前記出水口より近くに配置され、前記外部加熱手段による湯水の加熱と同期して前記熱交換器による湯水の加熱を行い、該熱交換器によって加熱された湯を積極的に前記取水口から取り出すことを特徴とする給湯システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２７６２２０（Ｐ２０１０−２７６２２０Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２６７４２（Ｐ２００９−１２６７４２）
【出願日】平成２１年５月２６日（２００９．５．２６）
【出願人】（３９０００２８８６）株式会社長府製作所 (197)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２６日（２００９．５．２６）
【出願人】（３９０００２８８６）株式会社長府製作所 (197)
【Ｆターム（参考）】
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