貯湯式給湯システム
【課題】 貯湯タンク内の温度成層が壊れ難い貯湯式給湯システムであって、簡易な構成を有する貯湯式給湯システムを提供する。
【解決手段】 給湯システム２では、貯湯タンク１０内に、上下方向に沿ったガイド配管３０が備えられている。ガイド配管３０は、下端が貯湯タンク１０の往き口１２と間隔を隔てて対向し、上端が貯湯タンクの戻り口１４と間隔を隔てて対向するように備えられている。コントローラ７０は、循環復路４４から戻り口１４を通って貯湯タンク１０内に供給される水が低温である場合における単位時間当りの循環ポンプ６０の回転数を、循環復路４４から戻り口１４を通って貯湯タンク１０内に供給される水が高温である場合における単位時間当りの循環ポンプ６０の回転数よりも高くする。
【解決手段】 給湯システム２では、貯湯タンク１０内に、上下方向に沿ったガイド配管３０が備えられている。ガイド配管３０は、下端が貯湯タンク１０の往き口１２と間隔を隔てて対向し、上端が貯湯タンクの戻り口１４と間隔を隔てて対向するように備えられている。コントローラ７０は、循環復路４４から戻り口１４を通って貯湯タンク１０内に供給される水が低温である場合における単位時間当りの循環ポンプ６０の回転数を、循環復路４４から戻り口１４を通って貯湯タンク１０内に供給される水が高温である場合における単位時間当りの循環ポンプ６０の回転数よりも高くする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯式給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、貯湯式給湯システムの例が開示されている。この貯湯式給湯システムは、貯湯槽と、瞬間式湯沸器と、循環ポンプとを循環パイプで接続した循環経路を備える。循環パイプの先端には流速減衰体が取り付けられており、貯湯槽に概略垂直に設けた両端開放の冷水導管内に挿入されている。この貯湯式給湯システムでは、貯湯槽内には、上部に高温の水の層が形成され、下部に低温の水の層が形成される。貯湯槽内に高温の層と低温の層が形成されている状態を温度成層という（以下、本明細書において同じ）。
【０００３】
特許文献１の貯湯式給湯システムでは、循環パイプから供給される水は、流速減衰体を通過して冷水導管内に供給される。冷水導管内に供給された水が高温の場合、供給された水は、周囲の水との密度差によって上向きの力を受け、冷水導管の上端から貯湯槽内へと流れ出て、貯湯槽内の上部の高温の層の水と混合される。一方、冷水導管内に供給された水が低温の場合、供給された水は、周囲の水との密度差によって下向きの力を受け、冷水導管の下端から貯湯槽内へと流れ出て、貯湯槽内の下部の低温の層の水と混合される。その結果、貯湯槽内に形成されている温度成層が壊れ難くなる。従って、貯湯槽の蓄熱量が少ない場合でも高温の水を供給可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−６３４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の通り、特許文献１の貯湯式給湯システムは、循環パイプの先端が貯湯槽内の冷水導管内に挿入され、循環パイプの先端には流速減衰体が備えられている複雑な構成を有している。そのため、清掃や点検に伴う分解及び組立作業の負担が大きい。
【０００６】
本明細書で開示する技術は、上記の課題を解決するために創作されたものである。本明細書では、貯湯タンク内の温度成層が壊れ難い貯湯式給湯システムであって、簡易な構成を有する貯湯式給湯システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示する貯湯式給湯システムは、貯湯タンクと、加熱手段と、循環ポンプと、循環ポンプを作動させることにより貯湯タンクと熱源機との間で水を循環させるための循環経路と、制御手段とを備えている。貯湯タンク内には、上下方向に沿ったガイド配管が備えられている。ガイド配管は、下端が貯湯タンク内の水を循環経路に送るための往き口と間隔を隔てて備えられ、上端が循環経路内の水を貯湯タンクに戻すための戻り口と間隔を隔てて対向するように備えられている。往き口は貯湯タンクの底部近傍に設けられ、戻り口は貯湯タンクの頂部近傍に設けられている。制御手段は、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される水が低温である場合における単位時間当りの循環ポンプの回転数を、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される水が高温である場合における単位時間当りの循環ポンプの回転数よりも高くする。
【０００８】
上記の貯湯式給湯システムでは、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される水が低温である場合の水の流速は、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される水が高温である場合の水の流速より速くなる。そのため、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される低温の水の大部分は、戻り口からの下向きの流れに乗って、対向するガイド配管の上端からガイド配管内に送り込まれる。ガイド配管内に送り込まれた水は、周囲の水との密度の差により下向きの力を受け、ガイド配管内を下方に向けて流れ、ガイド配管の下端から貯湯タンク下部近傍に流れ出る。貯湯タンク下部近傍に流れ出た水は、貯湯タンク内の下部に存在する低温の水と混合される。その結果、ガイド配管の外側には殆ど低温の水が流れないので、貯湯タンクの上部の高温の水と、貯湯タンク内に供給される低温の水とが混合され難くなる。従って、貯湯タンク内に形成されている温度成層が壊れ難くなる。
【０００９】
一方、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される水が高温である場合の水の流速は、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される水が低温である場合の水の流速より遅くなる。そのため、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される高温の水の一部はガイド配管の上端からガイド配管内に送り込まれるが、残りはガイド配管に送り込まれることなく、直接貯湯タンク内の上部近傍に供給され、貯湯タンク内の上部の高温の水と混合される。ガイド配管内に送り込まれた水は、周囲の水との密度の差により上向きの力を受け、ガイド配管内を上方に向けて流れ、ガイド配管の上端から貯湯タンク上部近傍に流れ出る。貯湯タンク上部近傍に流れ出た水は、貯湯タンク内の上部に存在する高温の水と混合される。従って、貯湯タンク内に形成されている温度成層が壊れ難くなる。
【００１０】
上記の貯湯式給湯システムにおける貯湯タンクは、内部にガイド配管のみを備える簡易な構成を有する。従来の貯湯式給湯システムのように、貯湯タンク内に、循環経路の一部が挿入されていない。また、流速減衰体も備えられていない。そのため、従来よりも構成が簡易となり、清掃や点検に伴う分解及び組立作業の負担も少なく済む。
【００１１】
上記の貯湯式給湯システムにおける加熱手段は、ヒートポンプ、コージェネレーションシステムにおける排熱交換器、ガスバーナ、太陽熱、地熱等、任意の加熱手段とすることができる。
【００１２】
制御手段は、加熱手段を作動させながら循環経路内で水を循環させる第１運転と、加熱手段を作動させずに循環経路内で水を循環させる第２運転とを切換え可能であり、第１運転時には、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される水は高温であり、第２運転時には、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される水は低温であるようにすることが好ましい。例えば、上記の第１運転及び第２運転は、それぞれ、貯湯運転及び凍結防止運転であってもよい。この構成によると、貯湯タンク内に高温の水が供給される第１運転時には、貯湯タンク内に供給された高温の水は、貯湯タンク内の上部に存在する高温の水と混合される。貯湯タンク内に低温の水が供給される第２運転時には、貯湯タンク内に供給された低温の水は、貯湯タンク内の下部に存在する低温の水と混合される。従って、第１運転時と第２運転時のいずれの場合も、貯湯タンク内に形成されている温度成層が壊れ難くなる。
【００１３】
あるいは、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される水の温度を検出する温度センサをさらに備え、制御手段は、温度センサが検出する水の温度に応じて、単位時間当りの循環ポンプの回転数を変えるようにすることが好ましい。この構成によると、温度センサによって実際に検出される水の温度に応じて、単位時間当りの循環ポンプの回転数を変えることができる。即ち、実際にタンクに供給される水の温度に応じて、単位時間当りの循環ポンプの回転数を最適な値に設定することができる。
【００１４】
ガイド配管は、その内径が戻り口の開口径と略同じかそれより大きくなるように形成されることが好ましい。この構成によると、戻り口から貯湯タンク内に低温の水が供給される場合に、戻り口から供給される低温の水の大部分が、ガイド配管内に送り込まれ易くなる。その結果、貯湯タンク内の温度成層が壊れ難くなる。
【００１５】
ガイド配管の下端は、往き口と間隔を隔てて対向するように備えられていることが好ましい。この構成によると、戻り口から貯湯タンク内に低温の水が供給される場合に、ガイド配管内を通過した低温の水が、循環経路に送り出され易くなる。貯湯タンク内の低温の水の量が増え難くなり、貯湯タンク内の蓄熱量が減少し難くなる。
【００１６】
加熱手段がヒートポンプであることが好ましい。ヒートポンプは、ガスバーナ等の燃焼を伴う加熱手段と比較して熱効率が良いという利点がある。従って、加熱手段をヒートポンプとすることにより、水を加熱する際の熱効率が良くなる。
【００１７】
ガイド配管は、貯湯タンク内を仕切ることによって形成される複数本の細管を備えるハニカム体であって、複数本の細管は、それぞれ、下端が往き口側に備えられ、上端が戻り口側に備えられていることが好ましい。この構成によると、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に低温の水が供給される場合に、流速の速い低温の水の大部分は戻り口近傍の細管内に送り込まれ、戻り口から離れた位置の細管内には送り込まれ難くなる。そのため、貯湯タンク内に低温の水が供給される場合であっても、戻り口から離れた位置の細管内に形成された温度成層が壊れ難くなる。一方、循環復路から戻り口を通って貯湯タンク内に高温の水が供給される場合に、流速の遅い高温の水は、各細管内に送り込まれる。その結果、貯湯タンク内に低温の水が供給される場合と高温の水が供給される場合のどちらの場合であっても、貯湯タンク内全体の温度成層が壊れ難くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施例の給湯システムの構成を模式的に示す図である。
【図２】貯湯運転中の給湯システムの動作を模式的に示す図である。
【図３】凍結防止運転中の給湯システムの動作を模式的に示す図である。
【図４】第３実施例の給湯システムの貯湯タンク部分を模式的に示す図である。
【図５】図４に示す貯湯タンクのＶ―Ｖ断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１実施例）
第１実施例に係る貯湯式給湯システムについて、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、第１実施例の給湯システム２は、貯湯タンク１０と、循環経路４０と、ヒートポンプ（ＨＰ）ユニット５０と、循環ポンプ６０と、コントローラ７０とを備えている。
【００２０】
貯湯タンク１０は、上記ＨＰユニット５０によって加熱された高温の水を貯える。貯湯タンク１０の底部近傍には往き口１２が開口している。往き口１２には循環往路４２が接続している。また、貯湯タンク１０の頂部近傍には戻り口１４が開口している。戻り口１４には循環復路４４が接続している。貯湯タンク１０内の水は、往き口１２を通って循環往路４２内へと送り込まれる。循環復路４４内の水は、戻り口１４を通って貯湯タンク１０内へと供給される（戻される）。
【００２１】
貯湯タンク１０の底部近傍にはタンク給水路２０が接続されており、貯湯タンク１０の頂部近傍にはタンク出水路２２が接続されている。タンク給水路２０は上水道に接続しており、貯湯タンク１０の下部に低温の水（水道水）を供給する。タンク出水路２２は、貯湯タンク１０の上部の水（高温の水）を給湯箇所（例えば、蛇口、浴槽、シャワー等）に送り出す。
【００２２】
貯湯タンク１０内には温度成層が形成される。本例では、図１に示すように、貯湯タンク１０の上部に高温の水の層（以下高温層と呼ぶ）１００、貯湯タンク１０の下部に低温の水の層（以下低温層と呼ぶ）８０が形成されている。さらに、高温層１００と低温層８０の間には、高温層１００の水と低温層８０の水の中間の温度（中温）の水の層（以下中温層と呼ぶ）９０が形成されている。
【００２３】
貯湯タンク１０内には上下方向に沿ってガイド配管３０が備えられている。ガイド配管３０は、下端が往き口１２と間隔を隔てて対向し、上端が戻り口１４と間隔を隔てて対向するように備えられている。ガイド配管３０は、その内径が戻り口１４の開口径とほぼ同径になるように形成された直管状部材である。
【００２４】
循環経路４０は、貯湯タンク１０とＨＰユニット５０との間で水を循環させるための経路である。循環経路４０は、循環往路４２と循環復路４４と循環ポンプ６０とを備えている。循環往路４２は、往き口１２を通って貯湯タンク１０から送り出された水をＨＰユニット５０に供給する。循環復路４４は、ＨＰユニット５０から送り出された水を戻り口１４から貯湯タンク１０内に戻す。循環復路４４は、さらに、内部を流れる水の水温を検出するための温度センサ１１０を備える。循環ポンプ６０を作動させることにより、循環経路４０内で水が循環する。循環ポンプ６０の単位時間当りの回転数を変えることで、循環経路４０を流れる水の単位時間当りの流量を変えることができる。
【００２５】
ＨＰユニット５０は、水と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器を備える。熱交換器は、水が流れる水管と、冷媒が流れる冷媒管とを備えている（図示省略）。水管の両端部は、それぞれ、循環往路４２と、循環復路４４に接続されている。冷媒管内を流れる冷媒には、二酸化炭素、Ｒ４１０Ａ等のガスを用いることができる。本実施例では、貯湯タンク１０から送り出されて循環往路４２を流れてきた水は、熱交換器の水管を通過する間に冷媒管内の冷媒（高温高圧）と熱交換を行う（冷媒から熱を受け取る）ことによって加熱される。熱交換を終えた高温の水は、循環復路４４へと送り出され、循環復路４４から貯湯タンク１０内へと戻される。水管内の水と、冷媒管内の冷媒は、互いに逆方向に流れる（カウンターフロー）ことが、効率よく熱交換を行う上では好ましい。
【００２６】
コントローラ７０は、ＨＰユニット５０、循環ポンプ６０、温度センサ１１０と電気的に接続されており、ＨＰユニット５０の各構成要素及び循環ポンプ６０の動作を制御する。本実施例では、コントローラ７０は、所定のタイミング毎に貯湯運転と凍結防止運転の２つの運転モードを切換えて実行させることができる。貯湯運転は、ＨＰユニット５０を作動させながら循環経路４０内で水を循環させる運転モードである。凍結防止運転は、ＨＰユニット５０を作動させずに循環経路４０内で水を循環させる運転モードである。
【００２７】
以上、本実施例の給湯システム２の構成を説明した。続いて、貯湯運転と凍結防止運転のそれぞれの運転モードにおける、給湯システム２の各構成要素の動作について説明する。
【００２８】
（貯湯運転）
まず、図２を参照して貯湯運転を実行する場合の例を説明する。コントローラ７０によって貯湯運転の実行が指示されると、ＨＰユニット５０の熱交換器が作動するとともに、循環ポンプ６０が回転する。循環ポンプ６０が回転すると、貯湯タンク１０の下部（低温層８０）の水が、往き口１２から循環往路４２内へと送り込まれる。循環往路４２に送り込まれた水は、ＨＰユニット５０内の熱交換器の水管を通過する間に、冷媒管内の冷媒（高温高圧）と熱交換を行うことによって加熱される。熱交換を終えた高温の水は、循環復路４４へと送り出され、循環復路４４から貯湯タンク１０内へと戻される。
【００２９】
貯湯運転では、循環ポンプ６０は、単位時間当たりの回転数が低い状態（低回転）で回転する。そのため、貯湯運転では、循環経路４０内を流れる水の単位時間当りの流量は比較的少ない（例えば０．３Ｌ／ｍｉｎ）。そのため、図２に示すように、貯湯運転では、循環復路４４から戻り口１４を通って貯湯タンク１０内に供給される水の一部は、ガイド配管３０の上端からガイド配管３０内に送り込まれるが、残りはガイド配管３０に送り込まれることなく、直接貯湯タンク１０内の上部近傍に供給され、貯湯タンク内の上部の高温層１００の水と混合される。ガイド配管３０内に送り込まれた水は、周囲の水との密度の差により上向きの力を受け、ガイド配管３０内を上方に向けて流れ、上端から貯湯タンク１０上部近傍に流れ出る。貯湯タンク１０上部近傍に流れ出た水は、高温層１００の水と混合される。従って、本実施例の給湯システム２では、貯湯運転時において、貯湯タンク１０内に形成されている温度成層が壊れ難い。
【００３０】
（凍結防止運転）
続いて、図３を参照して、凍結防止運転を実行する場合の例を説明する。コントローラ７０によって凍結防止運転の実行が指示されると、循環ポンプ６０が回転する。このとき、ＨＰユニット５０は作動しない。循環ポンプ６０が回転すると、貯湯タンク１０の下部（低温層８０）の水が、往き口１２から循環往路４２内へと送り込まれる。循環往路４２に送り込まれた水は、ＨＰユニット５０内の熱交換器の水管を通過し、循環復路４４へと送り出される。循環復路４４に送り出された水は、戻り口１４を通って貯湯タンク１０内に戻される。凍結防止運転では、ＨＰユニット５０が作動しないため、熱交換器の冷却管内を高温高圧の冷媒が循環していない。そのため、水が水管を通過する際に熱交換（加熱）が行われない。そのため、凍結防止運転では、循環復路４４から貯湯タンク１０内に戻される水の温度は低温となる。
【００３１】
凍結防止運転では、循環ポンプ６０は、単位時間当りの回転数が高い状態（高回転）で回転する。そのため、凍結防止運転では、循環経路４０内を流れる水の単位時間当りの流量は比較的多い（例えば４．０Ｌ／ｍｉｎ）。そのため、図３に示すように、凍結防止運転では、循環復路４４から戻り口１４を通って貯湯タンク１０内に供給される水の大部分は、戻り口１４からの下向きの流れに乗って、対向するガイド配管３０の上端からガイド配管３０内に送り込まれる。さらに、ガイド配管３０内に送り込まれた水は、周囲の水との密度の差により下向きの力を受け、ガイド配管３０内を下方に向けて流れ、ガイド配管３０の下端から貯湯タンク１０下部近傍に流れ出る。貯湯タンク１０下部近傍に流れ出た水は、低温層８０の水と混合される。従って、本実施例の給湯システム２では、凍結防止運転時においても、ガイド配管３０の外側には殆ど低温の水が流れないので、貯湯タンク１０内に形成されている温度成層が壊れ難い。
【００３２】
以上、本実施例の給湯システム２について詳しく説明した。上記の通り、本実施例では、貯湯タンク１０は、内部にガイド配管３０のみを備える簡易な構成を有する。従来の貯湯式給湯システムのように、貯湯タンク内に循環経路の一部が挿入されていない。また、従来の貯湯式給湯システムのような流速減衰体も装着されていない。そのため、従来よりも構成が簡易となり、清掃や点検に伴う分解及び組立作業の負担も少なく済む。
【００３３】
上記の通り、本実施例では、貯湯タンク１０内に高温の水が供給される貯湯運転時には、貯湯タンク１０内に供給された高温の水は、貯湯タンク１０内の上部の高温層１００の水と混合される。貯湯タンク１０内に低温の水が供給される凍結防止運転時には、貯湯タンク１０に供給された低温の水は、貯湯タンク１０内の下部の低温層８０の水と混合される。従って、貯湯運転時と凍結防止運転時のいずれの場合も、貯湯タンク１０内に形成されている温度成層が壊れ難くなる。
【００３４】
上記の通り、本実施例では、ガイド配管３０は、その内径が戻り口１４の開口径と略同じになるように形成されている。そのため、戻り口１４から貯湯タンク１０内に低温の水が供給される凍結防止運転時に、戻り口１４から供給される低温の水の大部分が、ガイド配管３０内に送り込まれ易い。従って、貯湯タンク１０内に形成されている温度成層が壊れ難くなる。また、ガイド配管３０の下端は、往き口１２と間隔を隔てて対向する。そのため、凍結防止運転時に、ガイド配管３０内を通過した低温の水が、循環経路４０に送り出され易くなる。貯湯タンク１０内の低温の水の量が増え難くなり、貯湯タンク１０内の蓄熱量が減少し難くなる。
【００３５】
（第２実施例）
第２実施例について、第１実施例と異なる点を中心に説明する。本実施例では、コントローラ７０は、貯湯運転中であるか凍結防止運転中であるかに関わらず、温度センサ１１０によって検出される循環復路４４内の水の水温に応じて、循環ポンプ６０の単位時間当りの回転数を変化させる。具体的には、温度センサ１１０が検出する水温が低温である場合、コントローラ７０は、循環ポンプ６０の単位時間当りの回転数を高くする。そのため、例えば、凍結防止運転中のみならず、貯湯運転の開始直後のように、循環復路４４内に低温の水が存在し、貯湯タンク１０内に低温の水が供給される場合においても、貯湯タンク１０内に供給される水の単位時間当りの流量を多く（例えば４．０Ｌ／ｍｉｎ）することができる。一方、温度センサ１１０が検出する水温が高温である場合、コントローラ７０は、循環ポンプ６０の単位時間当りの回転数を低くする。そのため、例えば、貯湯運転中のみならず、貯湯タンク１０の下部まで高温の水が貯まっている場合に凍結防止運転が行われる場合のように、循環復路４４内に高温の水が存在し、貯湯タンク１０内に高温の水が供給される場合においても、貯湯タンク１０内に供給される水の単位時間当りの流量を少なく（例えば０．３Ｌ／ｍｉｎ）することができる。その結果、貯湯タンク１０内に形成されている温度成層が壊れ難くなる。
【００３６】
ここで、温度センサ１１０が検出する循環復路４４内の水温が「低温である」とは、温度センサ１１０が検出する水温が、貯湯タンク１０内の低温層８０の水の水温に近いことを意味する。一方、温度センサ１１０が検出する循環復路４４内の水温が「高温である」とは、温度センサ１１０が検出する水温が、貯湯タンク１０内の高温層１００の水の水温に近いことを意味する。
【００３７】
上記の通り、本実施例では、貯湯タンク１０内に供給される水温を、温度センサ１１０で実際に検出し、検出された水温に応じて、循環ポンプ６０の単位時間当りの回転数を変えることができる。そのため、単位時間当りの循環ポンプの回転数を最適な値に設定することができる。
【００３８】
（第３実施例）
第３実施例について、第１実施例と異なる点を中心に説明する。図４、図５に示すように、本実施例では、貯湯タンク１０内に備えられるガイド配管１３０の構造が第１実施例と異なる。本実施例では、ガイド配管１３０は、貯湯タンク１０内を仕切り板１５０によって格子状に仕切ることによって形成される複数本の細管１４０を密に備えるハニカム体である。複数本の細管１４０は、それぞれ、下端が往き口１２側に備えられ、上端が戻り口１２側に備えられている。本実施例でも、細管１４０の下端は往き口１２と間隔を隔てて備えられ、上端は戻り口１４と間隔を隔てて備えられている。各細管１４０内には温度成層が形成されている。
【００３９】
本実施例では、ガイド配管１３０が上記の構成を備えるため、循環復路４４から戻り口１４を通って貯湯タンク１０内に低温の水が供給される場合に、単位時間当りの流量の多い低温の水の大部分は戻り口１４近傍の細管１４０内に送り込まれ、戻り口１４から離れた部分の細管１４０内には送り込まれ難くなる。そのため、貯湯タンク１０内に低温の水が供給される場合であっても、戻り口１４から離れた位置の細管１４０内に形成された温度成層が壊れ難くなる。一方、循環復路４４から戻り口１４を通って貯湯タンク１０内に高温の水が供給される場合に、単位時間当りの流量の少ない高温の水は、各細管１４０内に送り込まれる。その結果、貯湯タンク１０内に低温の水が供給される場合と高温の水が供給される場合のどちらの場合であっても、貯湯タンク１０内全体の温度成層が壊れ難くなる。
【００４０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
【００４１】
上記の実施例では、ガイド配管３０の下端は、往き口１２と間隔を開けて対向するように設けられているが、ガイド配管３０の下端は、往き口１２と対向していなくてもよい。
【００４２】
上記の実施例では、循環経路４０内を循環する水を加熱する加熱手段として、ＨＰユニット５０を用いている。ＨＰユニット５０は、水と冷媒を熱交換することによって水を加熱する熱交換器を備えている。循環経路４０内を循環する水を加熱する加熱手段は、これには限られず、任意の加熱手段を用いてもよい。例えば、加熱手段として、コージェネレーションシステムにおける排熱交換器、ガスバーナ、太陽熱、地熱等を用いてもよい。
【００４３】
上記の第３実施例において、貯湯タンク１０内を格子状に仕切る仕切り板１５０には、複数個の通孔が開口されていてもよい。この場合、隣り合う２本の細管１４０内の水が通孔を通って混合される。各細管１４０の間の水の垂直方向の温度分布の差を小さくすることができる。貯湯タンク１０内の場所による水の温度差を小さくすることができる。
【００４４】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４５】
２ 給湯システム
１０ 貯湯タンク
２０ タンク給水路
２２ タンク出水路
３０ ガイド配管
４０ 循環経路
４２ 循環往路
４４ 循環復路
５０ ヒートポンプ（ＨＰ）ユニット
６０ 循環ポンプ
７０ コントローラ
８０ 低温層
９０ 中温層
１００ 高温層
１１０ 温度センサ
１３０ ガイド配管
１４０ 細管
１５０ 仕切り板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯式給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、貯湯式給湯システムの例が開示されている。この貯湯式給湯システムは、貯湯槽と、瞬間式湯沸器と、循環ポンプとを循環パイプで接続した循環経路を備える。循環パイプの先端には流速減衰体が取り付けられており、貯湯槽に概略垂直に設けた両端開放の冷水導管内に挿入されている。この貯湯式給湯システムでは、貯湯槽内には、上部に高温の水の層が形成され、下部に低温の水の層が形成される。貯湯槽内に高温の層と低温の層が形成されている状態を温度成層という（以下、本明細書において同じ）。
【０００３】
特許文献１の貯湯式給湯システムでは、循環パイプから供給される水は、流速減衰体を通過して冷水導管内に供給される。冷水導管内に供給された水が高温の場合、供給された水は、周囲の水との密度差によって上向きの力を受け、冷水導管の上端から貯湯槽内へと流れ出て、貯湯槽内の上部の高温の層の水と混合される。一方、冷水導管内に供給された水が低温の場合、供給された水は、周囲の水との密度差によって下向きの力を受け、冷水導管の下端から貯湯槽内へと流れ出て、貯湯槽内の下部の低温の層の水と混合される。その結果、貯湯槽内に形成されている温度成層が壊れ難くなる。従って、貯湯槽の蓄熱量が少ない場合でも高温の水を供給可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−６３４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の通り、特許文献１の貯湯式給湯システムは、循環パイプの先端が貯湯槽内の冷水導管内に挿入され、循環パイプの先端には流速減衰体が備えられている複雑な構成を有している。そのため、清掃や点検に伴う分解及び組立作業の負担が大きい。
【０００６】
本明細書で開示する技術は、上記の課題を解決するために創作されたものである。本明細書では、貯湯タンク内の温度成層が壊れ難い貯湯式給湯システムであって、簡易な構成を有する貯湯式給湯システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示する貯湯式給湯システムは、貯湯タンクと、加熱手段と、循環ポンプと、循環ポンプを作動させることにより貯湯タンクと熱源機との間で水を循環させるための循環経路と、制御手段とを備えている。貯湯タンク内には、上下方向に沿ったガイド配管が備えられている。ガイド配管は、下端が貯湯タンク内の水を循環経路に送るための往き口と間隔を隔てて備えられ、上端が循環経路内の水を貯湯タンクに戻すための戻り口と間隔を隔てて対向するように備えられている。往き口は貯湯タンクの底部近傍に設けられ、戻り口は貯湯タンクの頂部近傍に設けられている。制御手段は、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される水が低温である場合における単位時間当りの循環ポンプの回転数を、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される水が高温である場合における単位時間当りの循環ポンプの回転数よりも高くする。
【０００８】
上記の貯湯式給湯システムでは、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される水が低温である場合の水の流速は、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される水が高温である場合の水の流速より速くなる。そのため、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される低温の水の大部分は、戻り口からの下向きの流れに乗って、対向するガイド配管の上端からガイド配管内に送り込まれる。ガイド配管内に送り込まれた水は、周囲の水との密度の差により下向きの力を受け、ガイド配管内を下方に向けて流れ、ガイド配管の下端から貯湯タンク下部近傍に流れ出る。貯湯タンク下部近傍に流れ出た水は、貯湯タンク内の下部に存在する低温の水と混合される。その結果、ガイド配管の外側には殆ど低温の水が流れないので、貯湯タンクの上部の高温の水と、貯湯タンク内に供給される低温の水とが混合され難くなる。従って、貯湯タンク内に形成されている温度成層が壊れ難くなる。
【０００９】
一方、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される水が高温である場合の水の流速は、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される水が低温である場合の水の流速より遅くなる。そのため、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される高温の水の一部はガイド配管の上端からガイド配管内に送り込まれるが、残りはガイド配管に送り込まれることなく、直接貯湯タンク内の上部近傍に供給され、貯湯タンク内の上部の高温の水と混合される。ガイド配管内に送り込まれた水は、周囲の水との密度の差により上向きの力を受け、ガイド配管内を上方に向けて流れ、ガイド配管の上端から貯湯タンク上部近傍に流れ出る。貯湯タンク上部近傍に流れ出た水は、貯湯タンク内の上部に存在する高温の水と混合される。従って、貯湯タンク内に形成されている温度成層が壊れ難くなる。
【００１０】
上記の貯湯式給湯システムにおける貯湯タンクは、内部にガイド配管のみを備える簡易な構成を有する。従来の貯湯式給湯システムのように、貯湯タンク内に、循環経路の一部が挿入されていない。また、流速減衰体も備えられていない。そのため、従来よりも構成が簡易となり、清掃や点検に伴う分解及び組立作業の負担も少なく済む。
【００１１】
上記の貯湯式給湯システムにおける加熱手段は、ヒートポンプ、コージェネレーションシステムにおける排熱交換器、ガスバーナ、太陽熱、地熱等、任意の加熱手段とすることができる。
【００１２】
制御手段は、加熱手段を作動させながら循環経路内で水を循環させる第１運転と、加熱手段を作動させずに循環経路内で水を循環させる第２運転とを切換え可能であり、第１運転時には、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される水は高温であり、第２運転時には、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される水は低温であるようにすることが好ましい。例えば、上記の第１運転及び第２運転は、それぞれ、貯湯運転及び凍結防止運転であってもよい。この構成によると、貯湯タンク内に高温の水が供給される第１運転時には、貯湯タンク内に供給された高温の水は、貯湯タンク内の上部に存在する高温の水と混合される。貯湯タンク内に低温の水が供給される第２運転時には、貯湯タンク内に供給された低温の水は、貯湯タンク内の下部に存在する低温の水と混合される。従って、第１運転時と第２運転時のいずれの場合も、貯湯タンク内に形成されている温度成層が壊れ難くなる。
【００１３】
あるいは、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される水の温度を検出する温度センサをさらに備え、制御手段は、温度センサが検出する水の温度に応じて、単位時間当りの循環ポンプの回転数を変えるようにすることが好ましい。この構成によると、温度センサによって実際に検出される水の温度に応じて、単位時間当りの循環ポンプの回転数を変えることができる。即ち、実際にタンクに供給される水の温度に応じて、単位時間当りの循環ポンプの回転数を最適な値に設定することができる。
【００１４】
ガイド配管は、その内径が戻り口の開口径と略同じかそれより大きくなるように形成されることが好ましい。この構成によると、戻り口から貯湯タンク内に低温の水が供給される場合に、戻り口から供給される低温の水の大部分が、ガイド配管内に送り込まれ易くなる。その結果、貯湯タンク内の温度成層が壊れ難くなる。
【００１５】
ガイド配管の下端は、往き口と間隔を隔てて対向するように備えられていることが好ましい。この構成によると、戻り口から貯湯タンク内に低温の水が供給される場合に、ガイド配管内を通過した低温の水が、循環経路に送り出され易くなる。貯湯タンク内の低温の水の量が増え難くなり、貯湯タンク内の蓄熱量が減少し難くなる。
【００１６】
加熱手段がヒートポンプであることが好ましい。ヒートポンプは、ガスバーナ等の燃焼を伴う加熱手段と比較して熱効率が良いという利点がある。従って、加熱手段をヒートポンプとすることにより、水を加熱する際の熱効率が良くなる。
【００１７】
ガイド配管は、貯湯タンク内を仕切ることによって形成される複数本の細管を備えるハニカム体であって、複数本の細管は、それぞれ、下端が往き口側に備えられ、上端が戻り口側に備えられていることが好ましい。この構成によると、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に低温の水が供給される場合に、流速の速い低温の水の大部分は戻り口近傍の細管内に送り込まれ、戻り口から離れた位置の細管内には送り込まれ難くなる。そのため、貯湯タンク内に低温の水が供給される場合であっても、戻り口から離れた位置の細管内に形成された温度成層が壊れ難くなる。一方、循環復路から戻り口を通って貯湯タンク内に高温の水が供給される場合に、流速の遅い高温の水は、各細管内に送り込まれる。その結果、貯湯タンク内に低温の水が供給される場合と高温の水が供給される場合のどちらの場合であっても、貯湯タンク内全体の温度成層が壊れ難くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施例の給湯システムの構成を模式的に示す図である。
【図２】貯湯運転中の給湯システムの動作を模式的に示す図である。
【図３】凍結防止運転中の給湯システムの動作を模式的に示す図である。
【図４】第３実施例の給湯システムの貯湯タンク部分を模式的に示す図である。
【図５】図４に示す貯湯タンクのＶ―Ｖ断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１実施例）
第１実施例に係る貯湯式給湯システムについて、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、第１実施例の給湯システム２は、貯湯タンク１０と、循環経路４０と、ヒートポンプ（ＨＰ）ユニット５０と、循環ポンプ６０と、コントローラ７０とを備えている。
【００２０】
貯湯タンク１０は、上記ＨＰユニット５０によって加熱された高温の水を貯える。貯湯タンク１０の底部近傍には往き口１２が開口している。往き口１２には循環往路４２が接続している。また、貯湯タンク１０の頂部近傍には戻り口１４が開口している。戻り口１４には循環復路４４が接続している。貯湯タンク１０内の水は、往き口１２を通って循環往路４２内へと送り込まれる。循環復路４４内の水は、戻り口１４を通って貯湯タンク１０内へと供給される（戻される）。
【００２１】
貯湯タンク１０の底部近傍にはタンク給水路２０が接続されており、貯湯タンク１０の頂部近傍にはタンク出水路２２が接続されている。タンク給水路２０は上水道に接続しており、貯湯タンク１０の下部に低温の水（水道水）を供給する。タンク出水路２２は、貯湯タンク１０の上部の水（高温の水）を給湯箇所（例えば、蛇口、浴槽、シャワー等）に送り出す。
【００２２】
貯湯タンク１０内には温度成層が形成される。本例では、図１に示すように、貯湯タンク１０の上部に高温の水の層（以下高温層と呼ぶ）１００、貯湯タンク１０の下部に低温の水の層（以下低温層と呼ぶ）８０が形成されている。さらに、高温層１００と低温層８０の間には、高温層１００の水と低温層８０の水の中間の温度（中温）の水の層（以下中温層と呼ぶ）９０が形成されている。
【００２３】
貯湯タンク１０内には上下方向に沿ってガイド配管３０が備えられている。ガイド配管３０は、下端が往き口１２と間隔を隔てて対向し、上端が戻り口１４と間隔を隔てて対向するように備えられている。ガイド配管３０は、その内径が戻り口１４の開口径とほぼ同径になるように形成された直管状部材である。
【００２４】
循環経路４０は、貯湯タンク１０とＨＰユニット５０との間で水を循環させるための経路である。循環経路４０は、循環往路４２と循環復路４４と循環ポンプ６０とを備えている。循環往路４２は、往き口１２を通って貯湯タンク１０から送り出された水をＨＰユニット５０に供給する。循環復路４４は、ＨＰユニット５０から送り出された水を戻り口１４から貯湯タンク１０内に戻す。循環復路４４は、さらに、内部を流れる水の水温を検出するための温度センサ１１０を備える。循環ポンプ６０を作動させることにより、循環経路４０内で水が循環する。循環ポンプ６０の単位時間当りの回転数を変えることで、循環経路４０を流れる水の単位時間当りの流量を変えることができる。
【００２５】
ＨＰユニット５０は、水と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器を備える。熱交換器は、水が流れる水管と、冷媒が流れる冷媒管とを備えている（図示省略）。水管の両端部は、それぞれ、循環往路４２と、循環復路４４に接続されている。冷媒管内を流れる冷媒には、二酸化炭素、Ｒ４１０Ａ等のガスを用いることができる。本実施例では、貯湯タンク１０から送り出されて循環往路４２を流れてきた水は、熱交換器の水管を通過する間に冷媒管内の冷媒（高温高圧）と熱交換を行う（冷媒から熱を受け取る）ことによって加熱される。熱交換を終えた高温の水は、循環復路４４へと送り出され、循環復路４４から貯湯タンク１０内へと戻される。水管内の水と、冷媒管内の冷媒は、互いに逆方向に流れる（カウンターフロー）ことが、効率よく熱交換を行う上では好ましい。
【００２６】
コントローラ７０は、ＨＰユニット５０、循環ポンプ６０、温度センサ１１０と電気的に接続されており、ＨＰユニット５０の各構成要素及び循環ポンプ６０の動作を制御する。本実施例では、コントローラ７０は、所定のタイミング毎に貯湯運転と凍結防止運転の２つの運転モードを切換えて実行させることができる。貯湯運転は、ＨＰユニット５０を作動させながら循環経路４０内で水を循環させる運転モードである。凍結防止運転は、ＨＰユニット５０を作動させずに循環経路４０内で水を循環させる運転モードである。
【００２７】
以上、本実施例の給湯システム２の構成を説明した。続いて、貯湯運転と凍結防止運転のそれぞれの運転モードにおける、給湯システム２の各構成要素の動作について説明する。
【００２８】
（貯湯運転）
まず、図２を参照して貯湯運転を実行する場合の例を説明する。コントローラ７０によって貯湯運転の実行が指示されると、ＨＰユニット５０の熱交換器が作動するとともに、循環ポンプ６０が回転する。循環ポンプ６０が回転すると、貯湯タンク１０の下部（低温層８０）の水が、往き口１２から循環往路４２内へと送り込まれる。循環往路４２に送り込まれた水は、ＨＰユニット５０内の熱交換器の水管を通過する間に、冷媒管内の冷媒（高温高圧）と熱交換を行うことによって加熱される。熱交換を終えた高温の水は、循環復路４４へと送り出され、循環復路４４から貯湯タンク１０内へと戻される。
【００２９】
貯湯運転では、循環ポンプ６０は、単位時間当たりの回転数が低い状態（低回転）で回転する。そのため、貯湯運転では、循環経路４０内を流れる水の単位時間当りの流量は比較的少ない（例えば０．３Ｌ／ｍｉｎ）。そのため、図２に示すように、貯湯運転では、循環復路４４から戻り口１４を通って貯湯タンク１０内に供給される水の一部は、ガイド配管３０の上端からガイド配管３０内に送り込まれるが、残りはガイド配管３０に送り込まれることなく、直接貯湯タンク１０内の上部近傍に供給され、貯湯タンク内の上部の高温層１００の水と混合される。ガイド配管３０内に送り込まれた水は、周囲の水との密度の差により上向きの力を受け、ガイド配管３０内を上方に向けて流れ、上端から貯湯タンク１０上部近傍に流れ出る。貯湯タンク１０上部近傍に流れ出た水は、高温層１００の水と混合される。従って、本実施例の給湯システム２では、貯湯運転時において、貯湯タンク１０内に形成されている温度成層が壊れ難い。
【００３０】
（凍結防止運転）
続いて、図３を参照して、凍結防止運転を実行する場合の例を説明する。コントローラ７０によって凍結防止運転の実行が指示されると、循環ポンプ６０が回転する。このとき、ＨＰユニット５０は作動しない。循環ポンプ６０が回転すると、貯湯タンク１０の下部（低温層８０）の水が、往き口１２から循環往路４２内へと送り込まれる。循環往路４２に送り込まれた水は、ＨＰユニット５０内の熱交換器の水管を通過し、循環復路４４へと送り出される。循環復路４４に送り出された水は、戻り口１４を通って貯湯タンク１０内に戻される。凍結防止運転では、ＨＰユニット５０が作動しないため、熱交換器の冷却管内を高温高圧の冷媒が循環していない。そのため、水が水管を通過する際に熱交換（加熱）が行われない。そのため、凍結防止運転では、循環復路４４から貯湯タンク１０内に戻される水の温度は低温となる。
【００３１】
凍結防止運転では、循環ポンプ６０は、単位時間当りの回転数が高い状態（高回転）で回転する。そのため、凍結防止運転では、循環経路４０内を流れる水の単位時間当りの流量は比較的多い（例えば４．０Ｌ／ｍｉｎ）。そのため、図３に示すように、凍結防止運転では、循環復路４４から戻り口１４を通って貯湯タンク１０内に供給される水の大部分は、戻り口１４からの下向きの流れに乗って、対向するガイド配管３０の上端からガイド配管３０内に送り込まれる。さらに、ガイド配管３０内に送り込まれた水は、周囲の水との密度の差により下向きの力を受け、ガイド配管３０内を下方に向けて流れ、ガイド配管３０の下端から貯湯タンク１０下部近傍に流れ出る。貯湯タンク１０下部近傍に流れ出た水は、低温層８０の水と混合される。従って、本実施例の給湯システム２では、凍結防止運転時においても、ガイド配管３０の外側には殆ど低温の水が流れないので、貯湯タンク１０内に形成されている温度成層が壊れ難い。
【００３２】
以上、本実施例の給湯システム２について詳しく説明した。上記の通り、本実施例では、貯湯タンク１０は、内部にガイド配管３０のみを備える簡易な構成を有する。従来の貯湯式給湯システムのように、貯湯タンク内に循環経路の一部が挿入されていない。また、従来の貯湯式給湯システムのような流速減衰体も装着されていない。そのため、従来よりも構成が簡易となり、清掃や点検に伴う分解及び組立作業の負担も少なく済む。
【００３３】
上記の通り、本実施例では、貯湯タンク１０内に高温の水が供給される貯湯運転時には、貯湯タンク１０内に供給された高温の水は、貯湯タンク１０内の上部の高温層１００の水と混合される。貯湯タンク１０内に低温の水が供給される凍結防止運転時には、貯湯タンク１０に供給された低温の水は、貯湯タンク１０内の下部の低温層８０の水と混合される。従って、貯湯運転時と凍結防止運転時のいずれの場合も、貯湯タンク１０内に形成されている温度成層が壊れ難くなる。
【００３４】
上記の通り、本実施例では、ガイド配管３０は、その内径が戻り口１４の開口径と略同じになるように形成されている。そのため、戻り口１４から貯湯タンク１０内に低温の水が供給される凍結防止運転時に、戻り口１４から供給される低温の水の大部分が、ガイド配管３０内に送り込まれ易い。従って、貯湯タンク１０内に形成されている温度成層が壊れ難くなる。また、ガイド配管３０の下端は、往き口１２と間隔を隔てて対向する。そのため、凍結防止運転時に、ガイド配管３０内を通過した低温の水が、循環経路４０に送り出され易くなる。貯湯タンク１０内の低温の水の量が増え難くなり、貯湯タンク１０内の蓄熱量が減少し難くなる。
【００３５】
（第２実施例）
第２実施例について、第１実施例と異なる点を中心に説明する。本実施例では、コントローラ７０は、貯湯運転中であるか凍結防止運転中であるかに関わらず、温度センサ１１０によって検出される循環復路４４内の水の水温に応じて、循環ポンプ６０の単位時間当りの回転数を変化させる。具体的には、温度センサ１１０が検出する水温が低温である場合、コントローラ７０は、循環ポンプ６０の単位時間当りの回転数を高くする。そのため、例えば、凍結防止運転中のみならず、貯湯運転の開始直後のように、循環復路４４内に低温の水が存在し、貯湯タンク１０内に低温の水が供給される場合においても、貯湯タンク１０内に供給される水の単位時間当りの流量を多く（例えば４．０Ｌ／ｍｉｎ）することができる。一方、温度センサ１１０が検出する水温が高温である場合、コントローラ７０は、循環ポンプ６０の単位時間当りの回転数を低くする。そのため、例えば、貯湯運転中のみならず、貯湯タンク１０の下部まで高温の水が貯まっている場合に凍結防止運転が行われる場合のように、循環復路４４内に高温の水が存在し、貯湯タンク１０内に高温の水が供給される場合においても、貯湯タンク１０内に供給される水の単位時間当りの流量を少なく（例えば０．３Ｌ／ｍｉｎ）することができる。その結果、貯湯タンク１０内に形成されている温度成層が壊れ難くなる。
【００３６】
ここで、温度センサ１１０が検出する循環復路４４内の水温が「低温である」とは、温度センサ１１０が検出する水温が、貯湯タンク１０内の低温層８０の水の水温に近いことを意味する。一方、温度センサ１１０が検出する循環復路４４内の水温が「高温である」とは、温度センサ１１０が検出する水温が、貯湯タンク１０内の高温層１００の水の水温に近いことを意味する。
【００３７】
上記の通り、本実施例では、貯湯タンク１０内に供給される水温を、温度センサ１１０で実際に検出し、検出された水温に応じて、循環ポンプ６０の単位時間当りの回転数を変えることができる。そのため、単位時間当りの循環ポンプの回転数を最適な値に設定することができる。
【００３８】
（第３実施例）
第３実施例について、第１実施例と異なる点を中心に説明する。図４、図５に示すように、本実施例では、貯湯タンク１０内に備えられるガイド配管１３０の構造が第１実施例と異なる。本実施例では、ガイド配管１３０は、貯湯タンク１０内を仕切り板１５０によって格子状に仕切ることによって形成される複数本の細管１４０を密に備えるハニカム体である。複数本の細管１４０は、それぞれ、下端が往き口１２側に備えられ、上端が戻り口１２側に備えられている。本実施例でも、細管１４０の下端は往き口１２と間隔を隔てて備えられ、上端は戻り口１４と間隔を隔てて備えられている。各細管１４０内には温度成層が形成されている。
【００３９】
本実施例では、ガイド配管１３０が上記の構成を備えるため、循環復路４４から戻り口１４を通って貯湯タンク１０内に低温の水が供給される場合に、単位時間当りの流量の多い低温の水の大部分は戻り口１４近傍の細管１４０内に送り込まれ、戻り口１４から離れた部分の細管１４０内には送り込まれ難くなる。そのため、貯湯タンク１０内に低温の水が供給される場合であっても、戻り口１４から離れた位置の細管１４０内に形成された温度成層が壊れ難くなる。一方、循環復路４４から戻り口１４を通って貯湯タンク１０内に高温の水が供給される場合に、単位時間当りの流量の少ない高温の水は、各細管１４０内に送り込まれる。その結果、貯湯タンク１０内に低温の水が供給される場合と高温の水が供給される場合のどちらの場合であっても、貯湯タンク１０内全体の温度成層が壊れ難くなる。
【００４０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
【００４１】
上記の実施例では、ガイド配管３０の下端は、往き口１２と間隔を開けて対向するように設けられているが、ガイド配管３０の下端は、往き口１２と対向していなくてもよい。
【００４２】
上記の実施例では、循環経路４０内を循環する水を加熱する加熱手段として、ＨＰユニット５０を用いている。ＨＰユニット５０は、水と冷媒を熱交換することによって水を加熱する熱交換器を備えている。循環経路４０内を循環する水を加熱する加熱手段は、これには限られず、任意の加熱手段を用いてもよい。例えば、加熱手段として、コージェネレーションシステムにおける排熱交換器、ガスバーナ、太陽熱、地熱等を用いてもよい。
【００４３】
上記の第３実施例において、貯湯タンク１０内を格子状に仕切る仕切り板１５０には、複数個の通孔が開口されていてもよい。この場合、隣り合う２本の細管１４０内の水が通孔を通って混合される。各細管１４０の間の水の垂直方向の温度分布の差を小さくすることができる。貯湯タンク１０内の場所による水の温度差を小さくすることができる。
【００４４】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４５】
２ 給湯システム
１０ 貯湯タンク
２０ タンク給水路
２２ タンク出水路
３０ ガイド配管
４０ 循環経路
４２ 循環往路
４４ 循環復路
５０ ヒートポンプ（ＨＰ）ユニット
６０ 循環ポンプ
７０ コントローラ
８０ 低温層
９０ 中温層
１００ 高温層
１１０ 温度センサ
１３０ ガイド配管
１４０ 細管
１５０ 仕切り板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクと、
加熱手段と、
循環ポンプと、
循環ポンプを作動させることにより貯湯タンクと加熱手段との間で水を循環させるための循環経路と、
制御手段とを備えており、
貯湯タンク内には、上下方向に沿ったガイド配管が備えられており、
ガイド配管は、下端が貯湯タンク内の水を循環経路に送るための往き口と間隔を隔てて備えられ、上端が循環経路内の水を貯湯タンクに戻すための戻り口と間隔を隔てて対向するように備えられており、
往き口は貯湯タンクの底部近傍に設けられ、戻り口は貯湯タンクの頂部近傍に設けられており、
制御手段は、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に低温の水が供給される場合における単位時間当りの循環ポンプの回転数を、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に高温の水が供給される場合における単位時間当りの循環ポンプの回転数よりも高くすることを特徴とする貯湯式給湯システム。
【請求項２】
制御手段は、加熱手段を作動させながら循環経路内で水を循環させる第１運転と、加熱手段を作動させずに循環経路内で水を循環させる第２運転とを切換え可能であり、
第１運転時には、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に高温の水が供給され、
第２運転時には、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に低温の水が供給されることを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯システム。
【請求項３】
循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される水の温度を検出する温度センサをさらに備え、
制御手段は、温度センサが検出する水の温度に応じて、単位時間当りの循環ポンプの回転数を変えることを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯システム。
【請求項４】
ガイド配管は、その内径が戻り口の開口径と略同じかそれより大きくなるように形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の貯湯式給湯システム。
【請求項５】
ガイド配管の下端は、往き口と間隔を隔てて対向するように備えられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の貯湯式給湯システム。
【請求項６】
加熱手段がヒートポンプであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の貯湯式給湯システム。
【請求項７】
ガイド配管は、貯湯タンク内を仕切ることによって形成される複数本の細管を備えるハニカム体であって、
複数本の細管は、それぞれ、下端が往き口側に備えられ、上端が戻り口側に備えられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の貯湯式給湯システム。
【請求項１】
貯湯タンクと、
加熱手段と、
循環ポンプと、
循環ポンプを作動させることにより貯湯タンクと加熱手段との間で水を循環させるための循環経路と、
制御手段とを備えており、
貯湯タンク内には、上下方向に沿ったガイド配管が備えられており、
ガイド配管は、下端が貯湯タンク内の水を循環経路に送るための往き口と間隔を隔てて備えられ、上端が循環経路内の水を貯湯タンクに戻すための戻り口と間隔を隔てて対向するように備えられており、
往き口は貯湯タンクの底部近傍に設けられ、戻り口は貯湯タンクの頂部近傍に設けられており、
制御手段は、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に低温の水が供給される場合における単位時間当りの循環ポンプの回転数を、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に高温の水が供給される場合における単位時間当りの循環ポンプの回転数よりも高くすることを特徴とする貯湯式給湯システム。
【請求項２】
制御手段は、加熱手段を作動させながら循環経路内で水を循環させる第１運転と、加熱手段を作動させずに循環経路内で水を循環させる第２運転とを切換え可能であり、
第１運転時には、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に高温の水が供給され、
第２運転時には、循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に低温の水が供給されることを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯システム。
【請求項３】
循環経路から戻り口を通って貯湯タンク内に供給される水の温度を検出する温度センサをさらに備え、
制御手段は、温度センサが検出する水の温度に応じて、単位時間当りの循環ポンプの回転数を変えることを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯システム。
【請求項４】
ガイド配管は、その内径が戻り口の開口径と略同じかそれより大きくなるように形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の貯湯式給湯システム。
【請求項５】
ガイド配管の下端は、往き口と間隔を隔てて対向するように備えられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の貯湯式給湯システム。
【請求項６】
加熱手段がヒートポンプであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の貯湯式給湯システム。
【請求項７】
ガイド配管は、貯湯タンク内を仕切ることによって形成される複数本の細管を備えるハニカム体であって、
複数本の細管は、それぞれ、下端が往き口側に備えられ、上端が戻り口側に備えられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の貯湯式給湯システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−５３７７４（Ｐ２０１３−５３７７４Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９０９１１（Ｐ２０１１−１９０９１１）
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（０００１１５８５４）リンナイ株式会社 (1,534)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（０００１１５８５４）リンナイ株式会社 (1,534)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]