JPH05106919A

JPH05106919A - 貯湯式給湯装置

Info

Publication number: JPH05106919A
Application number: JP26752591A
Authority: JP
Inventors: Takao Aizawa; 孝夫相澤; Mitsuaki Uchida; 光陽内田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1991-10-16
Filing date: 1991-10-16
Publication date: 1993-04-27
Anticipated expiration: 2012-01-08
Also published as: JP2570028B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】差し湯温度未満の湯の出湯頻度を減じ、湯切
れの発生を防止する。【構成】温度センサ１と凝縮器２１をもつ第１貯湯タ
ンク１１と、温度センサ２をもつ第２貯湯タンク１２
と、第３貯湯タンク１３を立設し、頂部に給湯配管１５
を、底部に三方弁１７を介設した給水配管１６を接続
し、循環配管１９に介設したポンプ２０と三方弁２２と
凝縮器２１の動作を制御器４で制御する。制御器４で第
３貯湯タンク１３に設けた第３温度センサ３a〜３gの検
出信号でタンク内の未加熱の水の水量Ｘを求め、この水
をポンプ２０で総てタンク１１に移送した場合に、流入
水により変化する移送後のタンク１２内の水温Ｔ₂'を、
温度センサ１,２による水温Ｔ₁,Ｔ₂に基づき制御器４で
算出する。水温Ｔ₂'が差し湯温度Ｔ₀以上か否かを判別
し、否だと、さらに水量Ｘが所定値Ｘ₀以上か否かを判
別する一方、いずれかで肯だと、弁２２をタンク１３側
に切り換え、ポンプ２０を起動してタンク１１へ水を移
送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、１つの湯沸し兼用タン
クと２つの湯溜め専用タンクを備えた貯湯式給湯装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の貯湯式給湯装置として、
例えば図３に示すようなものが知られている(実開平３
−１８４５４号公報)。この給湯装置は、電気ヒータ１
４を内蔵する第１貯湯タンク１１と湯溜め専用の第２,
第３貯湯タンク１２,１３を立設し、第１,第２貯湯タン
ク１１,１２の頂部に給湯配管１５を、第１,第３貯湯タ
ンク１１,１３の底部に三方弁１７を介して給水配管１
６を夫々接続し、第２貯湯タンク１２の底部と第３貯湯
タンク１３の頂部を配管１８で接続している。また、ポ
ンプ２０と凝縮器２１を介設した循環配管１９の一端１
９aを第１貯湯タンク１１の底部に接続する一方、三方
弁２２を介して２つに分岐する循環配管１９の他端１９
b,１９cを第１,第３貯湯タンク１１,１３の底部に夫々
接続する。さらに、第１貯湯タンク１１内の頂部の水温
を検出する温度センサ２３、第３貯湯タンク１３内の底
部の水温を検出する温度センサ２４からの検出信号等を
受ける制御器２５により、上記電気ヒータ１４、凝縮器
２１、ポンプ２０および三方弁１７,２２の動作を制御
している。

【０００３】制御器２５は、廉価な夜間電力で電気ヒー
タ１４を動作させて、第１貯湯タンク１１内の総ての水
を沸上温度(例えば８０℃)まで加熱する。次いで、三方
弁１７の３つのポートを全閉にし、三方弁２２を第３貯
湯タンク１３側に通じるように切り換えて、循環配管１
９のポンプ２０を起動して、沸上った湯を第１貯湯タン
ク１１の頂部から第２貯湯タンク１２に移送するととも
に、第３貯湯タンク１３内の水をその底部から第１貯湯
タンク１１に移送し、このタンクの温度センサ２３が、
移送により上昇する水面の温度を検出したとき、ポンプ
２０を停止して移送を終了する。その後、第１貯湯タン
ク１１に満杯になった水を、再び電気ヒータ１４で沸上
げて、同様に第２貯湯タンク１２へ移送する。この操作
の繰り返しで、沸上げられた湯が、第３貯湯タンク１３
の底部にまで達すると、このタンクの温度センサ２４が
湯温を検出し、これにより制御器２５は、３つのタンク
の総てに沸上った湯が溜ったとして、電気ヒータ１４を
停止させ、湯沸しを終了する。

【０００４】昼間における出湯の際、制御器２５は、三
方弁１７を第１貯湯タンク１１側に切り換え、三方弁２
２の全ポートを閉じて、給水配管１６から水道水を供給
するとともに、給湯配管１５の図示しない給湯栓を開
く。すると、第１貯湯タンク１１内の沸上られた湯は、
底部からの給水で押し上げられ、給湯配管から出湯され
る。出湯,給水によりタンク内の水温が低下すると、追
加加熱をすべく、三方弁１７の全ポートを閉じ、三方弁
２２を第１貯湯タンク１１側に切り換え、ポンプ２０を
起動し、凝縮器２１に連なる図示しない冷凍回路の圧縮
機を起動する。すると、タンク１１内の水が凝縮器２１
を通って循環し、３０℃程度まで加熱される。また、第
２貯湯タンク１２から出湯する場合は、三方弁２２の全
ポートを閉じ、三方弁１７を第３貯湯タンク１３側に切
り換え、給水配管１６から水道水を供給する。すると、
第３貯湯タンク１３の湯は、底部からの給水で押し上げ
られ、配管１８を経て第２貯湯タンク１２の底部に移送
され、さらに第２貯湯タンク１２の湯が押し上げられ
て、給湯配管１５から出湯される。なお、昼間の出湯時
にも、凝縮器２１による追加加熱で暖められた水を移送
すべく、夜間と同様の経路で第３貯湯タンク１３の底部
から第１貯湯タンク１１への水道水の移送が適宜行なわ
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の貯
湯式給湯装置は、昼間の第１貯湯タンク１１への水の移
送においても、タンク頂部の温度センサ２３が水道水の
温度を検出するまで移送を続けるものであるため、次の
ような問題が生じる。即ち、例えば各タンク内が図３の
如き温度分布である場合に水の移送を行なうと、第３タ
ンク１３の０℃の水が総て第１タンク１１に移り、第１
タンク１１の３０℃の水が総て第２タンク１２へ移り、
第２タンク１２の７５℃の湯の一部が第３タンク１３に
移るまで移送が続く。そのため、移送後の第２タンク１
２の平均湯温Ｔ₂'は、Ｔ₂'＝(３０℃×１００l＋７５℃
×５０l)／１５０l＝４５℃ となる。ところが、この
状態で第２貯湯タンクから出湯を行なうと、給湯される
湯は、４５℃になって、高温の湯を必要とする風呂の差
し湯等には使えないという欠点がある。そこで、本発明
の目的は、水の移送後の出湯タンク内の湯温が高い場
合、あるいは湯切れが生じる場合のみに水の移送を行な
うようにして、低温の湯の出湯と湯切れの発生を防止で
きる貯湯式給湯装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の貯湯式給湯装置は、図１に例示するよう
に、加熱手段１４,２１により内部の水が沸上げられる
第１貯湯タンク１１と湯溜め専用の第２,第３貯湯タン
ク１２,１３を立設し、上記第１,第２貯湯タンク１１,
１２の頂部に給湯配管１５を、上記第１,第３貯湯タン
ク１１,１３の底部に切換弁１７を介して給水配管１６
を夫々接続し、上記第２貯湯タンク１２の底部と第３貯
湯タンク１３の頂部を配管１８で接続するとともに、ポ
ンプ２０を介設した循環配管１９の一端１９aを上記第
１貯湯タンク１１の底部に接続する一方、三方弁２２を
介して２つに分岐する上記循環配管１９の各他端１９b,
１９cを上記第１,第３貯湯タンク１１,１３の底部に夫
々接続し、上記加熱手段１４,２１,ポンプ２０,切換弁
１７および三方弁２２の動作を制御する制御器４を備え
てなるものにおいて、上記第１,第２貯湯タンク１１,１
２内の水温Ｔ₁,Ｔ₂を夫々検出する第１,第２温度センサ
１,２と、上記第３貯湯タンク１３に縦方向に所定間隔
をおいて設けられ、タンク内の水温Ｔiを検出する複数
の第３温度センサ３a〜３gと、上記各第３温度センサ３
a〜３gの検出信号Ｔiが表わす水温が所定値以下である
か否かにより第３貯湯タンク１３内の未加熱の水の水量
Ｘを求める水量検出手段４と、上記水量Ｘと第１,第２
温度センサ１,２の検出信号が表わす水温Ｔ₁,Ｔ₂に基づ
き、上記水量Ｘの水をポンプ２０により総て第３貯湯タ
ンク１３から第１貯湯タンク１１に移送した場合に、第
１貯湯タンク１１から流入する水によって変化する移送
後の第２貯湯タンク１２内の水温Ｔ₂'を算出する出湯温
度算出手段４と、この出湯温度算出手段４で算出された
水温Ｔ₂'が所定の差し湯温度Ｔ₀以上であるか否かを判
別する第１判別手段４と、この第１判別手段４が否と判
別したときに、上記水量検出手段１４で求められた水量
Ｘが所定値Ｘ₀以上であるか否かを判別する第２判別手
段４と、上記第１,第２判別手段４のいずれかが肯と判
別したときに、上記三方弁２２を第３貯湯タンク１３側
に通じるように切り換え、上記ポンプ２０を起動して第
１貯湯タンク１１へ向かう水の移送を開始させる移送開
始手段４を備えたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】第３貯湯タンク１３から第１貯湯タンク１１へ
の水の移送に先立ち、水量検出手段４は、第３貯湯タン
ク１３に縦方向に所定間隔をおいて設けられた各第３温
度センサ３a〜３gの検出信号が表わす水温Ｔiが、所定
値以下であるか否かにより、第３貯湯タンク１３内の未
加熱の水の水量Ｘを求める。次いで、出湯温度算出手段
４は、第１,第２貯湯タンク１１,１２に設けた第１,第
２温度センサ１,２の検出信号が表わす水温Ｔ₁,Ｔ₂に基
づき、上記水量Ｘの水をポンプ２０により総て第３貯湯
タンク１３から第１貯湯タンク１１に移送した場合に、
第１貯湯タンク１１から流入する水によって変化する移
送後の第２貯湯タンク１２内の水温Ｔ₂'を算出する。第
１判別手段４は、算出された上記水温Ｔ₂'が、所定の差
し湯温度Ｔ₀以下であるか否かを判別する。また、第１
判別手段４が否と判別したとき、第２判別手段４は、水
量検出手段４で求められた水量Ｘが所定値Ｘ₀以上であ
るか否かを判別する。そして、移送開始手段４は、第
１,第２判別手段４,４のいずれかが肯と判別したとき、
前者では差し湯温度Ｔ₀以上の高温の湯が出湯されると
し、後者ではあと少量の出湯で湯切れが生じるとして、
三方弁２２を第３貯湯タンク１３側に通じるように切り
換え、ポンプ２０を起動して、第１貯湯タンク１１へ向
かう水の移送を開始させる。従って、低温の湯の出湯と
湯切れの発生が防止され、装置の使用性が向上する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例により詳細に説
明する。図１は、貯湯式給湯装置の一例を示す概略図で
あり、この給湯装置は、温度センサの設置と制御器の機
能が図３で述べた従来例と異なるだけで、図３と同じ部
材には同一の番号を付している。第３貯湯タンク１３の
側壁には、第３温度センサとして、頂部から底部まで縦
方向に一定間隔をおいてタンク内の水温Ｔi(i＝３〜９)
を検出する７つの温度センサ３a〜３gを設ける。また、
第１,第２貯湯タンク１１,１２の側壁の中央部には、第
１,第２温度センサとして、各タンク内の水温Ｔ₁,Ｔ₂を
検出する温度センサ１,２を設けている(図２のＳ１参
照)。

【０００９】上記制御器４は、従来の制御器２５(図３
参照)の機能を備えるとともに、後述する水量検出手
段、出湯温度算出手段、第１,第２判別手段および移送
開始手段を兼ねる。即ち、制御器４は、水量検出手段と
して、各温度センサ３a〜３gの検出信号が表わす水温Ｔ
iが、給水配管１６から供給される水道水の最高温度(例
えば２０℃)以下であるか否かにより、第３貯湯タンク
１３内の未加熱の水の水量Ｘを求める。つまり、給水は
常にタンクの底部側に溜まるから、検出水温Ｔiが２０
℃以下の温度センサ(タンクの二点鎖線)から下が未加熱
の水として、温度センサの設置高さで水量Ｘを求める
(図２のＳ２参照)。また、制御器４は、出湯温度算出手
段として、温度センサ１,２の検出信号が表わす水温
Ｔ₁,Ｔ₂に基づき、上記水量Ｘの水をポンプ２０により
総て第３貯湯タンク１３から第１貯湯タンク１１に移送
した場合に、第１貯湯タンク１１から流入する水によっ
て変化する移送後の第２貯湯タンク１２内の水温Ｔ₂'を
算出する。つまり、第１,第２タンク１１,１２の容積を
Ｖ₁,Ｖ₂、移送水量をＸとすると、移送前後の第２タン
ク１２の熱量収支よりＴ₂'Ｖ₂＝Ｔ₁Ｘ＋Ｔ₂(Ｖ₂−Ｘ)
が成立するから、Ｔ₂'＝{Ｔ₁Ｘ＋Ｔ₂(Ｖ₂−Ｘ)}／Ｖ₂
の式でＴ₂'を算出する(同Ｓ３参照)。

【００１０】さらに、制御器４は、第１判別手段とし
て、算出された水温Ｔ₂'が、所定の差し湯温度Ｔ₀(例え
ば６０℃)以上であるか否かを判別するとともに(図２の
Ｓ４参照)、否と判別したときに、第２判別手段とし
て、上記水量Ｘが、所定値,つまり湯切れの生じない最
大水量Ｘ₀以上であるか否かを判別する(同Ｓ５参照)。
そして、上記両判別のいずれかで肯と判別したときに、
移送開始手段として、三方弁２２を第３貯湯タンク１３
側に通じるように切り換え、ポンプ２０を起動して第１
貯湯タンク１１へ向かう水の移送を開始させる(同Ｓ６
参照)。なお、前者の肯判別で移送を開始するのは、移
送後の第２貯湯タンク１２の水量Ｔ₂'が、差し湯温度Ｔ
₀以上で出湯に支障ないからであり、後者の肯判別で移
送を開するのは、残り湯量が少ないため、水を移送して
第１貯湯タンク１１で沸かさないと湯切れが生じるから
である。

【００１１】上記構成の貯湯式給湯装置の動作を、図２
を参照しつつ次に述べる。夜間に電気ヒータ１４で沸上
げられた湯は、全貯湯タンク１１,１２,１３に貯えら
れ、昼間に給水配管１６,三方弁１７を経て第１または
第３貯湯タンクの底部に供給される水道水により、第１
または第２貯湯タンク１１,１２の頂部から給湯配管１
５を経て出湯される。出湯に伴って第３貯湯タンク１３
内の水道水が増えると、これを凝縮器２１で３０℃程度
に加熱すべく、第１貯湯タンク１１への移送が行なわれ
る。制御器４は、移送に先立ち、ステップＳ２で第３貯
湯タンク１３に縦方向に設けた温度センサ３a〜３gの検
出信号を受けて、この信号が表わす水温Ｔiが、２０℃
以下であるか否かにより、第３貯湯タンク１３内の未加
熱の水の水量Ｘを求める。次いで、ステップＳ３で、第
１,第２貯湯タンク１１,１２に設けた第１,第２温度セ
ンサ１,２の検出信号(ステップＳ１参照)が表わす水温
Ｔ₁,Ｔ₂に基づき、移送後の第２貯湯タンク１２内の水
温Ｔ₂'を、次式で算出する。Ｔ₂'＝{Ｔ₁Ｘ＋Ｔ₂(Ｖ₂−Ｘ)}／Ｖ₂

【００１２】制御器４は、算出された上記水温Ｔ₂'が、
所定の差し湯温度Ｔ₀(６０℃)以上であるか否かをステ
ップＳ４で判別する。そして、肯と判別すると、ステッ
プＳ６へ進んで、第１貯湯タンク１１へ水を移送して
も、第２貯湯タンク１２から差し湯温度Ｔ₀以上の高温
の湯が出湯できるとして、三方弁１７の全ポートを閉
じ、三方弁２２を第１貯湯タンク１３側へ切り換え、ポ
ンプ２０を起動して、第３貯湯タンク１３から第１貯湯
タンク１１へ向かう水の移送を開始させる。この移送
は、第１貯湯タンク１１の頂部の温度センサ２３が、移
送で上昇する水と湯の境界面レベル(水の温度)を検出し
たとき、あるいは第３貯湯タンクの底部の温度センサ３
gが、移送で下降する水と湯の境界面レベル(湯の温度)
を検出したとき終了する。その後、三方弁２２の全ポー
トを閉じ、三方弁１７を第３貯湯タンク１３側に切り換
え、給水配管１６から第３貯湯タンク１３に水を供給す
ることによって、第２貯湯タンク１２内の差し湯温度Ｔ
₀以上の高温の湯を頂部から給湯配管１５を経て出湯す
ることになる。

【００１３】一方、ステップＳ４で否と判別すると、ス
テップＳ５へ進み、ステップＳ３で求めた水量Ｘが所定
値Ｘ₀以上であるか否かを判別する。そして、ステップ
Ｓ５で肯と判別すると、ステップＳ６へ進んで、あと少
量の出湯で湯切れが生じる虞があるから水を沸かす必要
があるとして、上述と同様の経路で第３貯湯タンク１３
から第１貯湯タンク１１へ向かう水の移送を開始させ
る。この移送も、上述と同様に終了し、三方弁１７の全
ポートを閉じたまま、三方弁２２を第１貯湯タンク１１
側へ切り換え、ポンプ２０と凝縮器２１を起動して、第
１貯湯タンク１１に移送された水を３０℃程度まで加熱
することになる。また、ステップＳ５で否と判別する
と、第３貯湯タンク１３内には十分湯があって湯切れし
ないとして、水の移送を行なわない。

【００１４】こうして、差し湯温度(６０℃)未満の低温
の湯が給湯配管１５から出湯される頻度が大幅に減じる
とともに、湯切れの発生が防止されるので、給湯装置と
しての使用性が向上し、ユーザにとって非常に使い勝手
の良いものとなる。上記実施例では、電気ヒータ１４,
凝縮器２１,ポンプ２０および三方弁１７,２２を制御す
る制御器４に、出湯温度算出手段、第１,第２判別手段
および移送開始手段の役割を兼ねさせたので、装置が比
較的簡素かつ安価に構成できるという利点がある。な
お、上記実施例では、加熱手段として電気ヒータ１４と
凝縮器２１を設けたが、これをいずれか一方にすること
もできる。

【００１５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
貯湯式給湯装置は、第１温度センサと加熱手段を有する
加熱兼用の第１貯湯タンクと、湯溜め専用の第２温度セ
ンサをもつ第２貯湯タンクおよび第３貯湯タンクを立設
し、これらタンクの頂部,底部に夫々給湯配管,切換弁を
介設した給水配管を接続し、循環配管に介設したポンプ
と三方弁および加熱手段の動作を制御器で制御するもの
において、第３貯湯タンクに複数の第３温度センサを設
け、これらセンサの検出信号を受ける水量検出手段でタ
ンク内の未加熱の水の水量を求め、この水をポンプで総
て第１貯湯タンクに移送した場合に、第１貯湯タンクか
らの流入水により変化する移送後の第２貯湯タンク内の
水温を、第１,第２温度センサによる水温に基づき出湯
温度算出手段で算出する一方、算出された水温が差し湯
温度以上か否かを第１判別手段で判別し、否と判別され
たとき、上記水量が所定値以上か否かを第２判別手段で
判別する一方、いずれかの判別手段が肯と判別したと
き、移送開始手段により、三方弁を第３貯湯タンク側に
切り換え、ポンプを起動して第１貯湯タンクへの水の移
送を開始させるようにしているので、差し湯温度未満の
湯が出湯される頻度が大幅に減じるとともに、湯切れの
発生が防止され、給湯装置としての使用性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の貯湯式給湯装置の一実施例を示す概
略図である。

【図２】上記貯湯式給湯装置の動作の流れを示すフロ
ーチャートである。

【図３】従来の貯湯式給湯装置を示す概略図である。

【符号の説明】

１…第１温度センサ、２…第２温度センサ、３a〜３g…
第３温度センサ、４…制御器、１１…第１貯湯タンク、
１２…第２貯湯タンク、１３…第３貯湯タンク、１４…
電気ヒータ、１５…給湯配管、１６…給水配管、１７…
三方弁、１８…配管、１９…循環配管、１９a…一端、
１９b…他端、２０…ポンプ、２１…凝縮器、２２…三
方弁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱手段(１４,２１)により内部の水が
沸上げられる第１貯湯タンク(１１)と湯溜め専用の第
２,第３貯湯タンク(１２,１３)を立設し、上記第１,第
２貯湯タンク(１１,１２)の頂部に給湯配管(１５)を、
上記第１,第３貯湯タンク(１１,１３)の底部に切換弁
(１７)を介して給水配管(１６)を夫々接続し、上記第２
貯湯タンク(１２)の底部と第３貯湯タンク(１３)の頂部
を配管(１８)で接続するとともに、ポンプ(２０)を介設
した循環配管(１９)の一端(１９a)を上記第１貯湯タン
ク(１１)の底部に接続する一方、三方弁(２２)を介して
２つに分岐する上記循環配管(１９)の各他端(１９b,１
９c)を上記第１,第３貯湯タンク(１１,１３)の底部に夫
々接続し、上記加熱手段(１４,２１),ポンプ(２０),切
換弁(１７)および三方弁(２２)の動作を制御する制御器
(４)を備えてなる貯湯式給湯装置において、上記第１,第２貯湯タンク(１１,１２)内の水温(Ｔ₁,
Ｔ₂)を夫々検出する第１,第２温度センサ(１,２)と、上記第３貯湯タンク(１３)に縦方向に所定間隔をおいて
設けられ、タンク内の水温(Ｔi)を検出する複数の第３
温度センサ(３a〜３g)と、上記各第３温度センサ(３a〜３g)の検出信号が表わす水
温(Ｔi)が所定値以下であるか否かにより第３貯湯タン
ク(１３)内の未加熱の水の水量(Ｘ)を求める水量検出手
段(４)と、上記水量(Ｘ)と第１,第２温度センサ(１,２)の検出信号
が表わす水温(Ｔ₁,Ｔ₂)に基づき、上記水量(Ｘ)の水を
ポンプ(２０)により総て第３貯湯タンク(１３)から第１
貯湯タンク(１１)に移送した場合に、第１貯湯タンク
(１１)から流入する水によって変化する移送後の第２貯
湯タンク(１２)内の水温(Ｔ₂')を算出する出湯温度算出
手段(４)と、この出湯温度算出手段(４)で算出された水温(Ｔ₂')が所
定の差し湯温度(Ｔ₀)以上であるか否かを判別する第１
判別手段(４)と、この第１判別手段(４)が否と判別したときに、上記水量
検出手段(４)で求められた水量(Ｘ)が所定値(Ｘ₀)以上
であるか否かを判別する第２判別手段(４)と、上記第１,第２判別手段(４)のいずれかが肯と判別した
ときに、上記三方弁(２２)を第３貯湯タンク(１３)側に
通じるように切り換え、上記ポンプ(２０)を起動して第
１貯湯タンク(１１)へ向かう水の移送を開始させる移送
開始手段(４)を備えたことを特徴とする貯湯式給湯装
置。