JP6458541B2 - 加熱循環回路用熱分配ユニット - Google Patents

Description

本発明は加熱循環回路用熱分配ユニットに関し、特に１又は複数の外部熱源機ユニットから回収した熱を複数の貯湯タンクユニットに熱分配可能なものに関する。

従来から、２世帯住宅や集合住宅等において、屋外に設置された１又は複数の外部熱源機ユニット（例えば、燃料電池発電装置、ガスエンジン発電装置、ヒートポンプ式熱源機等）で発生した熱を、加熱循環回路を循環する熱媒体を利用して複数の貯湯タンクユニットの貯湯タンクに蓄熱し、これら貯湯タンクの高温の湯水を給湯栓や風呂等の所望の給湯先に夫々給湯する貯湯給湯システム（貯湯給湯装置）が実用に供されている。

上記の貯湯給湯システムの高効率運転を実現する為に、貯湯給湯システムは、外部熱源機ユニットから回収した熱に無駄が生じないように複数の貯湯タンクユニット間で相互に熱を融通する熱融通機能を備えている場合がある。この熱融通機能の技術については、以下に示すような種々の文献に開示されている。

例えば、特許文献１の熱融通制御方法においては、燃料電池発電装置から回収する熱に余剰熱がある場合、燃料電池発電装置の貯湯タンクと相互に連結された太陽熱温水器の貯湯タンクに熱融通する技術が開示されている。特許文献２の熱融通制御方法においては、燃料電池発電装置から回収する熱に余剰熱がある場合、燃料電池発電装置の貯湯タンクと相互に連結されたヒートポンプユニットの貯湯タンクに熱融通する技術が開示されている。

また、特許文献３の燃料電池システムにおいては、複数の燃料電池発電装置の熱を、複数の貯湯タンク間で相互に熱を融通する技術が開示されている。複数の貯湯タンクは、近接する位置に夫々設置され、各貯湯タンクの上部が複数の上部接続配管を介して接続され、各貯湯タンクの下部が複数の下部接続配管を介して接続され、各接続配管に設置された循環ポンプ及び開閉弁を夫々制御することで相互に熱融通することができる。

特開２０１２−１５９２４３号公報 特開２０１２−２２５５４３号公報 特許４９０２９９７号公報

しかし、特許文献１〜３の熱融通制御方法では、複数の貯湯タンク（複数の貯湯タンクユニット）間で湯水のやり取り（熱融通）を行う為に、複数の貯湯タンクユニット間を接続する専用の配管接続構造が必要となるので、既存の貯湯タンクユニットを利用することができなくなる。このため、熱融通制御に対応した専用の貯湯タンクユニットが必要となるので、システムが複雑化する上据え付けに手間がかかり、コスト高となる問題がある。

本発明の目的は、加熱循環回路用熱分配ユニットにおいて、１又は複数の外部熱源機ユニットから回収した熱を複数の貯湯タンクユニットに容易に分配可能なもの、複数の貯湯タンクユニット間で熱融通を行う際に既存の貯湯タンクユニットを利用可能なもの、等を提供することである。

請求項１の加熱循環回路用熱分配ユニットは、熱媒体を用いて外部熱源機ユニットから発生する熱を回収して複数の貯湯タンクユニットに蓄熱する加熱循環回路に介装される加熱循環回路用熱分配ユニットであって、本体ケースと、この本体ケースに設置され且つ前記外部熱源機ユニットの熱媒体の流入口及び流出口に接続される１対の熱源機側接続口と、前記本体ケースに設置され且つ前記複数の貯湯タンクユニットの熱媒体の導出口及び導入口に接続される複数対のタンク側接続口と、前記本体ケースの内部において前記１対の熱源機側接続口と前記複数対のタンク側接続口とを連通する内部通路と、前記１対の熱源機側接続口と前記複数対のタンク側接続口のうちの少なくとも１対のタンク側接続口とを接続する為に前記内部通路に組み込まれた切換弁手段とを備え、前記内部通路において前記複数の貯湯タンクユニットからの通路部の合流部の下流側に温度検出手段が設置され、前記切換弁手段は、前記温度検出手段で検出された検出温度が予め設定された設定温度を超えた場合に切り換えられることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、加熱循環回路用熱分配ユニットは、前記課題を解決するための手段の欄に記載した構成を備えたので、切換弁手段を切り換えることで、外部熱源機ユニットから回収した熱を内部通路を介して複数の貯湯タンクユニットに容易に分配することができる。

従って、加熱循環回路の途中部に加熱循環回路用熱分配ユニットを介装することで、外部熱源機ユニットと複数の貯湯タンクユニットとの間の熱分配が実行可能となり、複数の貯湯タンクユニット間に複雑な配管接続構造を設けずに熱融通が可能となるので、既存の貯湯タンクユニットを利用することでコストが低減する。加熱循環回路用熱分配ユニットは、ユニット状に構成されているので、加熱循環回路に簡単に組み込むことができ、施工性が向上する。

そして、内部通路において複数の貯湯タンクユニットからの通路部の合流部の下流側に温度検出手段が設置され、切換弁手段は、温度検出手段で検出された検出温度が予め設定された設定温度を超えた場合に切り換えられるので、内部通路を流れる熱媒体温度に応じて蓄熱先を適宜変更することで、外部熱源機ユニットの熱を効率良く分配することができる。

実施例１に係る加熱循環回路用熱分配ユニットが組み込まれた貯湯給湯システムの概略構成図である。 排熱回収運転制御のフローチャートである。 実施例２に係る排熱回収運転制御のフローチャートである。 実施例３に係る加熱循環回路用熱分配ユニットが組み込まれた貯湯給湯システムの概略構成図である。 実施例４に係る加熱循環回路用熱分配ユニットが組み込まれた貯湯給湯システムの概略構成図である。 実施例５に係る加熱循環回路用熱分配ユニットが組み込まれた貯湯給湯システムの概略構成図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

先ずは、本発明の加熱循環回路用熱分配ユニット１０が組み込まれた貯湯給湯システム１の全体構成について簡単に説明する。
図１に示すように、貯湯給湯システム１は、２世帯住宅や集合住宅等に対応したものであり、共通の外部熱源機ユニット２、各家庭や各住戸に対応して設置された複数の貯湯タンクユニット３，４、これら貯湯タンクユニット３，４と外部熱源機ユニット２とを接続する加熱循環回路５等を備えている。

外部熱源機ユニット２としては、例えば、熱交換器２ａ、循環ポンプ６や制御ユニット１９等を備えた発電を行なう燃料電池発電装置が活用可能である。外部熱源機ユニット２のケース部材２Ａには、加熱循環回路５の一部を構成する熱媒体の流入口７ａ及び流出口７ｂが設置されている。貯湯給湯システム１は、燃料電池発電装置と組み合わせることで燃料電池コージェネレーションシステムを構成するが、燃料電池発電装置の構成は公知のものであるので、詳細な説明は省略する。

次に、複数の貯湯タンクユニット３，４について説明する。
図１に示すように、複数の貯湯タンクユニット３，４は、第１貯湯タンクユニット３、第２貯湯タンクユニット４からなる。第１貯湯タンクユニット３は、貯湯、給湯、風呂への給湯及び追い焚き、床暖房パネル等の温水暖房端末への温水の供給等の機能を有するものであり、第１ケース部材３Ａ、第１貯湯タンク３ａ、給水通路３ｂ、給湯通路３ｃ、制御ユニット３ｄ等を備えている。第２貯湯タンクユニット４は、第１貯湯タンクユニット３と同様な機能を有するものであり、第２ケース部材４Ａ、第２貯湯タンク４ａ、給水通路４ｂ、給湯通路４ｃ、制御ユニット４ｄ等を備えている。

第１ケース部材３Ａには、加熱循環回路５の一部を構成する熱媒体の導出口８ａ及び導入口８ｂが設置され、第２ケース部材４Ａには、加熱循環回路５の一部を構成する熱媒体の導出口９ａ及び導入口９ｂが設置されている。尚、第１，第２貯湯タンクユニット３，４は、上記の器具以外にも各種通路類や混合弁や開閉弁等の各種弁類を備えているが、図示は省略する。また、第１，第２貯湯タンクユニット３，４は、同じ機能を備えたものであっても良いし、異なる機能を備えたものであっても良い。

図１に示すように、第１，第２貯湯タンク３ａ，４ａは、外部熱源機ユニット２で加熱された高温の湯水を貯留するものであり、耐腐食性に優れたステンレス板製の胴部材とその上下両端を塞ぐ１対の鏡板とで夫々構成され、貯留された湯水の放熱を防ぐ為にタンク周囲は断熱材で覆われている。第１，第２貯湯タンク３ａ，４ａは、本実施例では同じ容量・形状ではあるが、特に同じ容量・形状に限定する必要はなく、互いに容量の異なる形状であっても良い。

第１，第２貯湯タンク３ａ，４ａには、給水通路３ｂ，４ｂ、給湯通路３ｃ，４ｃ、加熱循環回路５等が夫々接続され、給水通路３ｂ，４ｂを介して上水源からの上水を第１，第２貯湯タンク３ａ，４ａ内に夫々補充可能となっており、加熱循環回路５を介して湯水が夫々加熱され、給湯通路３ｃ，４ｃを介して第１，第２貯湯タンク３ａ，４ａ内に夫々貯留された高温の湯水（例えば、６５〜９０℃）を所望の給湯先に供給することができる。

次に、加熱循環回路５について説明する。
図１に示すように、加熱循環回路５は、第１，第２貯湯タンクユニット３，４と外部熱源機ユニット２との間に熱媒体（湯水）を循環させて外部熱源機ユニット２の熱（排熱）を回収する閉回路であり、複数のタンク側往き通路５ａ，５ｂ、１つの熱源機側往き通路５ｃ、１つの熱源機側戻り通路５ｄ、複数のタンク側戻り通路５ｅ，５ｆ、後述する加熱循環回路用熱分配ユニット１０等を有している。

第１，第２貯湯タンク３ａ，４ａの下端部からタンク側往き通路５ａ，５ｂが夫々延びて加熱循環回路用熱分配ユニット１０に接続され、加熱循環回路用熱分配ユニット１０から熱源機側往き通路５ｃが延びて外部熱源機ユニット２の熱交換器２ａに接続され、熱交換器２ａから熱源機側戻り通路５ｄが延びて加熱循環回路用熱分配ユニット１０に接続され、加熱循環回路用熱分配ユニット１０から複数のタンク側戻り通路５ｅ，５ｆが延びて、第１，第２貯湯タンク３ａ，４ａの上端部に夫々接続されている。外部熱源機ユニット２の内部の熱源機側往き通路５ｃに循環ポンプ６が設置されている。

第１，第２貯湯タンクユニット３，４は、制御ユニット３ｄ，４ｄによって夫々制御される。各種のセンサの検出信号が制御ユニット３ｄ，４ｄに送信され、この制御ユニット３ｄ，４ｄにより、第１，第２貯湯タンクユニット３，４の動作、各種のポンプの作動・停止、各種の弁の開閉状態の切り換え及び開度調整等を制御し、各種運転（給湯運転、湯張り運転、追焚き運転、高温差し湯運転、暖房運転、凍結防止運転、排熱回収運転等）を実行する。

次に、本発明の加熱循環回路用熱分配ユニット１０について説明する。
図１に示すように、加熱循環回路用熱分配ユニット１０（以下、熱分配ユニット１０という）は、外部熱源機ユニット２から回収した熱を第１，第２貯湯タンク３ａ，４ａに分配可能に構成されたものであり、熱媒体を用いて外部熱源機ユニット２から発生する熱を回収して第１，第２貯湯タンク３ａ，４ａに蓄熱する加熱循環回路５の途中部に介装されている。

即ち、熱分配ユニット１０は、箱状の本体ケース１１と、この本体ケース１１に設置され且つ外部熱源機ユニット２の熱媒体の流入口７ａ及び流出口７ｂに接続される１対の熱源機側接続口１２ａ，１２ｂと、本体ケース１１に設置され且つ第１，第２貯湯タンクユニット３，４の熱媒体の導出口８ａ，９ａ及び導入口８ｂ，９ｂに接続される複数対のタンク側接続口１３ａ〜１３ｄと、本体ケース１１の内部において１対の熱源機側接続口１２ａ，１２ｂと複数対のタンク側接続口１３ａ〜１３ｄとを連通する内部通路１４と、１対の熱源機側接続口１２ａ，１２ｂと複数対のタンク側接続口１３ａ〜１３ｄのうちの少なくとも１対のタンク側接続口１３ａ，１３ｃ又は１３ｂ，１３ｄとを接続する為に内部通路１４に組み込まれた三方弁１５（切換弁手段に相当する）とを備えている。

各接続口１２ａ，１２ｂ，１３ａ〜１３ｄは、本体ケース１１の外周壁部に外側に突出状に夫々設置され、ユニオン継手又は急速着脱式継手の構造を備えている。各接続口１２ａ，１２ｂ，１３ａ〜１３ｄに対応する加熱循環回路５の各通路部５ａ〜５ｆの端部には、各接続口１２ａ，１２ｂ，１３ａ〜１３ｄの形状に対応した容易に取り外し可能な継手が夫々設けられている。各接続口１２ａ，１２ｂ，１３ａ〜１３ｄは、水抜き栓（図示略）を備えている。

内部通路１４は、複数のタンク側往き内部通路部１４ａ，１４ｂ、１つの熱源機側往き内部通路部１４ｃ、１つの熱源機側戻り内部通路部１４ｄ、複数のタンク側戻り内部通路部１４ｅ，１４ｆを有している。タンク側往き通路５ａ，５ｂの下流端が接続された接続口１３ａ，１３ｂからタンク側往き内部通路部１４ａ，１４ｂが夫々延び、これら複数のタンク側往き内部通路部１４ａ，１４ｂの下流端は合流され、この合流部から熱源機側往き内部通路部１４ｃが延び、この熱源機側往き内部通路部１４ｃの下流端が、熱源機側往き通路５ｃの上流端が接続された接続口１２ａに接続されている。

熱源機側戻り通路５ｄの下流端が接続された接続口１２ｂから熱源機側戻り内部通路部１４ｄが延び、この熱源機側戻り内部通路部１４ｄの下流端が分岐し、この分岐部から複数のタンク側戻り内部通路部１４ｅ，１４ｆが延び、これら複数のタンク側戻り内部通路部１４ｅ，１４ｆの下流端が、タンク側戻り通路５ｅ，５ｆの上流端が接続された接続口１３ｃ，１３ｄに夫々接続されている。熱分配ユニット１０の組み付け時、加熱循環回路の各通路５ａ〜５ｆを各接続口１２ａ，１２ｂ，１３ａ〜１３ｄに接続することで、加熱循環回路５の途中部に熱分配ユニット１０を容易に設置することができる。尚、内部通路１４は、例えば、銅管からなるが、特に材質を限定する必要はない。

三方弁１５は、複数のタンク側往き内部通路部１４ａ，１４ｂと１つの熱源機側往き内部通路部１４ｃとの合流部に設置されている。三方弁１５は、熱分配用制御ユニット１８によって制御される。タンク側往き内部通路部１４ａの下流端が三方弁１５（ポートＡ）に接続され、タンク側往き内部通路部１４ｂの下流端が三方弁１５（ポートＢ）に接続され、熱源機側往き内部通路部１４ｃの上流端が三方弁１５（ポートＣ）に接続され、この三方弁１５により熱源機側往き内部通路部１４ｃがタンク側往き内部通路部１４ａとタンク側往き内部通路部１４ｂの何れかに択一的に接続される。

第１貯湯タンク３ａ内の湯水を加熱循環回路５に循環させる場合には、三方弁１５を介してタンク側往き内部通路部１４ｂ側を閉止して加熱循環回路５を循環状態にする。つまり、三方弁１５のポートＡ−ポートＣ間を開弁状態にして、タンク側往き内部通路部１４ａと熱源機側往き内部通路部１４ｃとを接続する。第２貯湯タンク４ａ内の湯水を加熱循環回路５に循環させる場合には、三方弁１５を介してタンク側往き内部通路部１４ａ側を閉止して加熱循環回路５を循環状態にする。つまり、三方弁１５のポートＢ−ポートＣ間を開弁状態にして、タンク側往き内部通路部１４ｂと熱源機側往き内部通路部１４ｃとを接続する。

内部通路１４において第１，第２貯湯タンクユニット３，４からの通路部の合流部の下流側に温度検出センサ１６（温度検出手段に相当する）が設置されている。即ち、内部通路１４の三方弁１５の下流側の熱源機側往き内部通路部１４ｃに温度検出センサ１６が設置されている。この温度検出センサ１６は、サーミスタ等の公知の温度検出センサ１６であり、外部熱源機ユニット２に向かって熱源機側往き内部通路部１４ｃを流れる湯水の温度を検出可能である。

次に、熱分配用制御ユニット１８について説明する。
熱分配ユニット１０は、熱分配用制御ユニット１８によって制御される。温度検出センサ１６の検出信号が熱分配用制御ユニット１８に送信され、この熱分配用制御ユニット１８により、三方弁１５の切換えを制御し、各種モードに基づく排熱回収運転（第１貯湯タンク３ａの湯水による排熱回収運転、第２貯湯タンク４ａの湯水による排熱回収運転等）を実行する。熱分配用制御ユニット１８は、制御ユニット３ｄ，４ｄと通信可能に構成されている。

次に、熱分配用制御ユニット１８により自動的に実行される、各種モードに基づく排熱回収運転制御について、図２のフローチャートに基づいて説明する。尚、図中の符号Ｓｉ（ｉ=１，２，・・）は各ステップを示す。この排熱回収運転制御の制御プログラムは、熱分配用制御ユニット１８に予め格納されている。

図２のフローチャートにおいて、この制御が開始されると、最初にＳ１において、外部熱源機ユニット２や第１，第２貯湯タンクユニット３，４からの信号等に基づいて排熱回収運転開始条件成立か否かを判定する。排熱回収運転を開始する為の条件が成立している場合、つまり、Ｓ１の判定がＹｅｓの場合、Ｓ２に移行し、熱分配用制御ユニット１８は、三方弁１５のポートＡ−ポートＣ間を開弁状態にして、タンク側往き内部通路部１４ａと熱源機側往き内部通路部１４ｃとを接続し、第１貯湯タンク３ａの湯水を用いた排熱回収運転が実行され、Ｓ３に移行する。Ｓ１の判定がＮｏのうちはＳ１を繰り返す。

次に、Ｓ３において、温度検出センサ１６の検出信号を読み込み、この検出信号に基づいて、熱源機側往き内部通路部１４ｃを流れる第１貯湯タンク３ａの湯水温度を算出して、Ｓ４に移行し、第１貯湯タンク３ａの湯水温度が、設定温度（例えば、６５℃）以上か否かを判定し、湯水温度が設定温度より高い場合、つまり、Ｓ４の判定がＹｅｓの場合、Ｓ５に移行し、湯水温度が設定温度より低い場合、つまり、Ｓ４の判定がＮｏのうちはＳ３，Ｓ４を繰り返す。

次に、Ｓ５において、熱分配用制御ユニット１８は、三方弁１５のポートＢ−ポートＣ間を開弁状態にして、タンク側往き内部通路部１４ｂと熱源機側往き内部通路部１４ｃとを接続し、第１貯湯タンク３ａの湯水の循環を停止して、第２貯湯タンク４ａの湯水を用いた排熱回収運転が実行され、Ｓ６に移行する。

次に、Ｓ６において、温度検出センサ１６の検出信号を読み込み、この検出信号に基づいて、熱源機側往き内部通路部１４ｃを流れる第２貯湯タンク４ａの湯水温度を算出して、Ｓ７に移行し、第２貯湯タンク４ａの湯水温度が、設定温度（例えば、６５℃）以上か否かを判定し、湯水温度が設定温度より高い場合、つまり、Ｓ７の判定がＹｅｓの場合、Ｓ２に戻り、第２貯湯タンク４ａの湯水の循環を停止して、第１貯湯タンク３ａの湯水を用いた排熱回収運転が実行される。湯水温度が設定温度より低い場合、つまり、Ｓ７の判定がＮｏのうちはＳ６，Ｓ７を繰り返す。

尚、第１，第２貯湯タンク３ａ，４ａが満蓄状態となり、三方弁１５の切換えが頻繁に繰り返す状態になると、外部熱源機ユニット２から排熱が効率良く回収できなくなるので、例えば、加熱循環回路５の途中部に設置されたラジエータ（図示略）等を起動して、加熱循環回路５を流れる湯水を強制的に冷却しながら排熱回収運転を実行しても良い。

次に、本発明の熱分配ユニット１０の作用及び効果について説明する。
熱分配ユニット１０は、上記の構成を備えたので、三方弁１５を切り換えることで、外部熱源機ユニット２から回収した熱を内部通路１４を介して第１，第２貯湯タンクユニット３，４に容易に分配することができる。

従って、加熱循環回路５の途中部に熱分配ユニット１０を介装することで、外部熱源機ユニット２と第１，第２貯湯タンクユニット３，４との間の熱分配が実行可能となり、第１，第２貯湯タンクユニット３，４間に複雑な配管接続構造を設けずに熱融通が可能となるので、既存の貯湯タンクユニット３，４を利用することでコストが低減する。熱分配ユニット１０は、ユニット状に構成されているので、加熱循環回路５に簡単に組み込むことができ、施工性が向上する。

また、内部通路１４において第１，第２貯湯タンクユニット３，４からの通路部（タンク側往き内部通路部１４ａ，１４ｂ）の合流部の下流側の熱源機側往き内部通路部１４ｃに温度検出センサ１６が設置され、三方弁１５は、温度検出センサ１６で検出された検出温度が予め設定された設定温度を超えた場合に切り換えられるので、内部通路１４を流れる湯水温度に応じて蓄熱先（第１，第２貯湯タンク３ａ，４ａ）を適宜変更することで、外部熱源機ユニット２の熱を効率良く分配することができる。

次に、実施例１の排熱回収運転制御を部分的に変更した実施例２について説明する。尚、実施例１では、内部通路１４を流れる湯水温度に応じて三方弁１５の切換え制御を実行しているが、実施例２では、設定時間に応じて三方弁１５の切換え制御を実行する。

ここで、熱分配用制御ユニット１８により自動的に実行される、各種モードに基づく排熱回収運転制御について、図３のフローチャートに基づいて説明する。この排熱回収運転制御の制御プログラムは、熱分配用制御ユニット１８に予め格納されている。尚、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ５は、実施例１と同様であるので、説明は省略する。

前記実施例１のＳ３，Ｓ４に代えて、実施例２のＳ１１では、第１設定時間経過したか否かを判定する。第１設定時間経過している場合、つまり、第１貯湯タンクユニット３の予測要求熱量や第１貯湯タンク３ａの容量等に応じて予め設定された第１設定時間（例えば１時間）経過している場合、Ｓ１１の判定がＹｅｓとなり、Ｓ５に移行し、Ｓ１１の判定がＮｏのうちはＳ１１を繰り返す。

前記実施例１のＳ６，Ｓ７に代えて、実施例２のＳ１２では、第２設定時間経過したか否かを判定する。第２設定時間経過している場合、つまり、第２貯湯タンクユニット４の予測要求熱量や第２貯湯タンク４ａの容量等に応じて予め設定された第２設定時間（例えば１．５時間）経過している場合、Ｓ１２の判定がＹｅｓとなり、Ｓ２に戻り、Ｓ１２の判定がＮｏのうちはＳ１２を繰り返す。

このように、三方弁１５は、１又は複数の設定時間が経過する毎に切り換えられるので、１又は複数の設定時間の経過に応じて蓄熱先（第１貯湯タンク３ａ又は第２貯湯タンク４ａ）を適宜変更することで、外部熱源機ユニット２の熱を効率良く分配することができる。尚、その他の構成、作用及び効果は、実施例１と同様であるので、これ以上の説明は省略する。

次に、実施例１の熱分配ユニット１０を部分的に変更した実施例３について説明する。尚、実施例１では、切換弁手段として三方弁１５を設置しているが、実施例３では、切換弁手段として１対の開閉弁２１，２２を設置している。

図４に示すように、熱分配ユニット１０Ａにおいて、実施例１の三方弁１５に代えて１対の開閉弁２１，２２（切換弁手段に相当する）が設置されている。即ち、タンク側往き内部通路部１４ａに第１開閉弁２１が設置され、タンク側往き内部通路部１４ｂに第２開閉弁２２が設置されている。内部通路１４を流れる湯水温度に応じて又は設定時間に応じて、第１，第２開閉弁２１，２２により、熱源機側往き内部通路部１４ｃがタンク側往き内部通路部１４ａとタンク側往き内部通路部１４ｂの何れかに択一的に接続される。

この構造によれば、第１貯湯タンク３ａの湯水を加熱循環回路５に循環させる場合には、第２開閉弁２２を閉弁状態にしてタンク側往き内部通路部１４ｂを閉止して、第１開閉弁２１を開弁状態にしてタンク側往き内部通路部１４ａと熱源機側往き内部通路部１４ｃとを接続して加熱循環回路５を循環状態にする。

また、第２貯湯タンク４ａの湯水を加熱循環回路５に循環させる場合には、第１開閉弁２１を閉弁状態にしてタンク側往き内部通路部１４ａを閉止して、第２開閉弁２２を開弁状態にしてタンク側往き内部通路部１４ｂと熱源機側往き内部通路部１４ｃとを接続して加熱循環回路５を循環状態にする。尚、その他の構成、作用及び効果は、実施例１と同様であるので、これ以上の説明は省略する。

次に、実施例１の熱分配ユニット１０を部分的に変更した実施例４について説明する。尚、実施例１の熱分配ユニット１０は、１つの外部熱源機ユニット２に対応するように構成されているが、実施例４の熱分配ユニット１０Ｂは、２組の外部熱源機ユニット２，２０に対応するように構成されている。

図５に示すように、貯湯給湯システム１Ｂは、２世帯住宅や集合住宅等に対応したものであり、複数の外部熱源機ユニット２，２０、各家庭や各住戸に対応して設置された複数の貯湯タンクユニット３，４、これら貯湯タンクユニット３，４と外部熱源機ユニット２とを接続する加熱循環回路５Ｂ等を備えている。

第１外部熱源機ユニット２としては、例えば、熱交換器２ａ、循環ポンプ６や制御ユニット１９を備えた燃料電池発電装置が活用可能である。外部熱源機ユニット２のケース部材２Ａには、加熱循環回路５Ｂの一部を構成する熱媒体の流入口７ａ及び流出口７ｂが設置されている。尚、燃料電池発電装置の構成は公知のものであるので、詳細な説明は省略する。

第２外部熱源機ユニット２０としては、例えば、熱交換器２２ａ、循環ポンプ２６や制御ユニット２９を備えたヒートポンプ式熱源機が活用可能である。外部熱源機ユニット２０のケース部材２０Ａには、加熱循環回路５Ｂの一部を構成する熱媒体の流入口２７ａ及び流出口２７ｂが設置されている。尚、ヒートポンプ式熱源機の構成は公知のものであるので、詳細な説明は省略する。

次に、加熱循環回路５Ｂについて説明する。
図１に示すように、加熱循環回路５は、第１，第２貯湯タンクユニット３，４と第１，第２外部熱源機ユニット２，２０との間に熱媒体（湯水）を循環させて第１，第２外部熱源機ユニット２，２０によって発生した熱を利用して熱媒体（湯水）を加熱する閉回路であり、複数のタンク側往き通路５ａ，５ｂ、複数の熱源機側往き通路５ｃ，５ｇ、複数の熱源機側戻り通路５ｄ，５ｈ、複数のタンク側戻り通路５ｅ，５ｆ、後述する加熱循環回路用熱分配ユニット１０Ｂ等を有している。

第１，第２貯湯タンク３ａ，４ａの下端部からタンク側往き通路５ａ，５ｂが夫々延びて加熱循環回路用熱分配ユニット１０Ｂに接続され、加熱循環回路用熱分配ユニット１０Ｂから複数の熱源機側往き通路５ｃ，５ｇが夫々延びて第１，第２外部熱源機ユニット２，２０の熱交換器２ａ，２２ａに夫々接続されている。

さらに、熱交換器２ａ，２２ａから熱源機側戻り通路５ｄ，５ｈが夫々延びて加熱循環回路用熱分配ユニット１０Ｂに接続され、加熱循環回路用熱分配ユニット１０Ｂから複数のタンク側戻り通路５ｅ，５ｆが延びて、第１，第２貯湯タンク３ａ，４ａの上端部に夫々接続されている。外部熱源機ユニット２の内部の熱源機側往き通路５ｃに循環ポンプ６が設置され、外部熱源機ユニット２０の内部の熱源機側往き通路５ｇに循環ポンプ２６が設置されている。

次に、熱分配ユニット１０Ｂについて説明する。
図１に示すように、熱分配ユニット１０Ｂは、第１，第２外部熱源機ユニット２，２０から回収した熱を第１，第２貯湯タンク３ａ，４ａに分配可能に構成されたものであり、熱媒体を用いて第１，第２外部熱源機ユニット２，２０から発生する熱を回収して第１，第２貯湯タンク３ａ，４ａに蓄熱する加熱循環回路５の途中部に介装されている。

即ち、熱分配ユニット１０Ｂは、箱状の本体ケース３１と、この本体ケース３１に設置され且つ第１，第２外部熱源機ユニット２，２０の熱媒体の流入口７ａ，２７ａ及び流出口７ｂ，２７ｂに接続される複数対の熱源機側接続口３２ａ〜３２ｄと、本体ケース３１に設置され且つ第１，第２貯湯タンクユニット３，４の熱媒体の導出口８ａ，９ａ及び導入口８ｂ，９ｂに接続される複数対のタンク側接続口３３ａ〜３３ｄと、本体ケース３１の内部において複数対の熱源機側接続口３２ａ〜３２ｄと複数対のタンク側接続口３３ａ〜３３ｄとを連通する内部通路３４と、複数対の熱源機側接続口３２ａ〜３２ｄのうちの少なくとも１対の熱源機側接続口３２ａ，３２ｃ又は３２ｂ，３２ｄと複数対のタンク側接続口３３ａ〜３３ｄのうちの少なくとも１対のタンク側接続口３３ａ，３３ｃ又は３３ｂ，３３ｄとを接続する為に内部通路３４に組み込まれた第１，第２三方弁３５，３６（切換弁手段に相当する）とを備えている。

各接続口３２ａ〜３２ｄ，３３ａ〜３３ｄは、本体ケース３１の外周壁部に外側に突出状に夫々設置され、ユニオン継手又は急速着脱式継手の構造を備えている。各接続口３２ａ〜３２ｄ，３３ａ〜３３ｄに対応する加熱循環回路５Ｂの各通路部５ａ〜５ｈの端部には、各接続口３２ａ〜３２ｄ，３３ａ〜３３ｄの形状に対応した容易に取り外し可能な継手が夫々設けられている。各接続口３２ａ〜３２ｄ，３３ａ〜３３ｄは、水抜き栓（図示略）を備えている。

内部通路３４は、複数のタンク側往き内部通路部３４ａ，３４ｂ、共通往き内部通路部３４ｃ、複数の熱源機側往き内部通路部３４ｄ，３４ｅ、複数の熱源機側戻り内部通路部３４ｆ，３４ｇ、共通戻り内部通路部３４ｈ、複数のタンク側戻り内部通路部３４ｉ，３４ｊを有している。

タンク側往き通路５ａ，５ｂの下流端が夫々接続された１対の接続口３３ａ，３３ｂからタンク側往き内部通路部３４ａ，３４ｂが夫々延び、この下流端は合流され、この合流部から共通往き内部通路部３４ｃが延び、この下流端から複数の熱源機側往き内部通路部３４ｄ，３４ｅが分岐し、これらの下流端が、複数の熱源機側往き通路５ｃ，５ｇの上流端が夫々接続された１対の接続口３２ａ，３２ｂに接続されている。

熱源機側戻り通路５ｄ，５ｈの下流端が接続された１対の接続口３２ｃ，３２ｄから熱源機側戻り内部通路部３４ｆ，３４ｇが夫々延び、これらの下流端は合流され、この合流部から共通戻り内部通路部３４ｈが延び、この下流端から複数のタンク側戻り内部通路部３４ｉ，３４ｊが分岐し、これらの下流端が、タンク側戻り通路５ｅ，５ｆの上流端が夫々接続された１対の接続口３３ｃ，３３ｄに夫々接続されている。

熱分配ユニット１０Ｂの組み付け時、加熱循環回路の各通路５ａ〜５ｈを各接続口３２ａ〜３２ｄ，３３ａ〜３３ｄに接続することで、加熱循環回路５Ｂの途中部に熱分配ユニット１０Ｂを容易に設置することができる。尚、内部通路３４は、例えば、銅管からなるが、特に材質を限定する必要はない。

第１三方弁３５は、複数のタンク側往き内部通路部３４ａ，３４ｂと共通往き内部通路部３４ｃとの合流部に設置されている。第１三方弁３５は、熱分配用制御ユニット１８Ｂによって制御される。タンク側往き内部通路部３４ａの下流端が第１三方弁３５（ポートＡ）に接続され、タンク側往き内部通路部３４ｂの下流端が第１三方弁３５（ポートＢ）に接続され、共通往き内部通路部３４ｃの上流端が第１三方弁３５（ポートＣ）に接続され、この第１三方弁３５により共通往き内部通路部３４ｃがタンク側往き内部通路部３４ａとタンク側往き内部通路部３４ｂの何れかに択一的に接続される。

第１貯湯タンク３ａ内の湯水を加熱循環回路５Ｂに循環させる場合には、第１三方弁３５を介してタンク側往き内部通路部３４ｂ側を閉止して加熱循環回路５を循環状態にする。つまり、第１三方弁３５のポートＡ−ポートＣ間を開弁状態にして、タンク側往き内部通路部３４ａと共通往き内部通路部３４ｃとを接続する。第２貯湯タンク４ａ内の湯水を加熱循環回路５に循環させる場合には、第１三方弁３５を介してタンク側往き内部通路部３４ａ側を閉止して加熱循環回路５Ｂを循環状態にする。つまり、第１三方弁３５のポートＢ−ポートＣ間を開弁状態にして、タンク側往き内部通路部３４ｂと共通往き内部通路部３４ｃを接続する。

第２三方弁３６は、共通往き内部通路部３４ｃと複数の熱源機側往き内部通路部３４ｄ，３４ｅの合流部に設置されている。第２三方弁３６は、熱分配用制御ユニット１８Ｂによって制御される。共通往き内部通路部３４ｃの下流端が第２三方弁３６（ポートＤ）に接続され、熱源機側往き内部通路部３４ｄの上流端が第２三方弁３６（ポートＥ）に接続され、熱源機側往き内部通路部３４ｅの上流端が第２三方弁３６（ポートＦ）に接続され、この第２三方弁３６により共通往き内部通路部３４ｃが熱源機側往き内部通路部３４ｄと熱源機側往き内部通路部３４ｅの何れかに択一的に接続される。

第１外部熱源機ユニット２へ湯水を循環させる場合には、第２三方弁３６を介して熱源機側往き内部通路部３４ｅ側を閉止して加熱循環回路５Ｂを循環状態にする。つまり、第２三方弁３６のポートＤ−ポートＥ間を開弁状態にして、共通往き内部通路部３４ｃと熱源機側往き内部通路部３４ｄとを接続する。第２外部熱源機ユニット２０へ湯水を循環させる場合には、第２三方弁３６を介して熱源機側往き内部通路部３４ｄ側を閉止して加熱循環回路５Ｂを循環状態にする。つまり、第２三方弁３６のポートＤ−ポートＦ間を開弁状態にして、共通往き内部通路部３４ｃと熱源機側往き内部通路部３４ｄを接続する。

内部通路３４において第１，第２貯湯タンクユニット３，４からの通路部の合流部の下流側に温度検出センサ１６が設置されている。即ち、内部通路３４の第１三方弁３５の共通往き内部通路部３４ｃに温度検出センサ１６が設置されている。この温度検出センサ１６は、サーミスタ等の公知の温度検出センサ１６であり、第１，第２外部熱源機ユニット２，２０に向かって共通往き内部通路部３４ｃを流れる湯水の温度を検出可能である。

次に、熱分配用制御ユニット１８Ｂについて説明する。
熱分配ユニット１０Ｂは、熱分配用制御ユニット１８Ｂによって制御される。熱分配用制御ユニット１８Ｂは、第１，第２貯湯タンクユニット３，４の制御ユニット３ｄ，４ｄ及び第１，第２外部熱源機ユニット２，２０の制御ユニット１９，２９と通信可能に構成されている。

温度検出センサ１６の検出信号、第１，第２貯湯タンクユニット３，４の各々の蓄熱状況に基づく信号、第１，第２外部熱源機ユニット２，２０の各々の運転状況に基づく信号が熱分配用制御ユニット１８Ｂに送信され、この熱分配用制御ユニット１８Ｂにより、内部通路１４を流れる湯水温度に応じて、第１三方弁３５の切換えを制御し、第１，第２外部熱源機ユニット２，２０の各々の運転状況に応じて、第２三方弁３６の切換えを制御し、各種モードに基づく湯水加熱運転（第１外部熱源機ユニット２の熱を利用して第１貯湯タンク３ａの湯水又は第２貯湯タンク４ａの湯水を加熱する湯水加熱運転、第２外部熱源機ユニット２０の熱を利用して第１貯湯タンク３ａの湯水又は第２貯湯タンク４ａの湯水を加熱する湯水加熱運転等）を実行する。

次に、本発明の熱分配ユニット１０Ｂの作用及び効果について説明する。
熱分配ユニット１０Ｂは、上記の構成を備えたので、第１，第２三方弁３５，３６を切り換えることで、第１，第２外部熱源機ユニット２，２０から回収した熱を内部通路３４を介して第１，第２貯湯タンクユニット３，４に容易に分配することができる。

従って、加熱循環回路５Ｂの途中部に熱分配ユニット１０Ｂを介装することで、第１，第２外部熱源機ユニット２，２０と第１，第２貯湯タンクユニット３，４との間の熱分配が実行可能となり、第１，第２外部熱源機ユニット２，２０間及び第１，第２貯湯タンクユニット３，４間に複雑な配管接続構造を設けずに熱融通が可能となるので、既存の第１，第２外部熱源機ユニット２，２０や既存の貯湯タンクユニット３，４を利用することでコストが低減する。熱分配ユニット１０Ｂは、ユニット状に構成されているので、加熱循環回路５Ｂに簡単に組み込むことができ、施工性が向上する。

また、第２三方弁３６は、複数の外部熱源機ユニット２，２０の各々の運転状況に応じて切り換えられるので、運転状況に応じて適宜湯水の加熱先を変更することで、複数の外部熱源機ユニット２，２０の熱を効率良く回収することができる。例えば、日中においては、燃料電池発電装置である第１外部熱源機ユニット２によって湯水を加熱し、電力が安価な夜間においては、ヒートポンプ式熱源機である第２外部熱源機ユニット２０によって湯水を加熱することができる。尚、その他の構成、作用及び効果は、実施例１と同様であるのでこれ以上の説明は省略する。

次に、実施例４の熱分配ユニット１０Ｂを部分的に変更した実施例５について説明する。尚、実施例４では、切換弁手段として第１，第２三方弁３５，３６が設置されているが、実施例５では、切換弁手段として第１三方弁３５のみが設置されている。

図６に示すように、熱分配ユニット１０Ｃにおいて、実施例４の第２三方弁３６が省略されて、第１三方弁３５（切換弁手段に相当する）のみが設置されている。さらに、熱源機側往き通路５ｃに、第１外部熱源機ユニット２への湯水の流れを許容し且つその逆の流れを閉止する逆止弁４１が設置され、熱源機側往き通路５ｇに第２外部熱源機ユニット２０への湯水の流れを許容し且つその逆の流れを閉止する逆止弁４２が設置されている。

この構造によれば、第１，第２外部熱源機ユニット２，２０の循環ポンプ６，２６の回転駆動に基づいて、熱分配ユニット１０Ｃから第１，第２外部熱源機ユニット２，２０へ湯水を自動的に循環させることができる。即ち、前記実施例４では、第２三方弁３６の切換え制御を介して、第１，第２外部熱源機ユニット２，２０のうちの一方に湯水を循環させて湯水の加熱を行っているが、この実施例５では、循環ポンプ６，２６の回転駆動に基づいて、第１，第２外部熱源機ユニット２，２０のうちの一方に又は両方に湯水を循環させて湯水の加熱を行うことができる。尚、その他の構成、作用及び効果は、実施例４と同様であるのでこれ以上の説明は省略する。

次に、前記実施例１〜５を部分的に変更した形態について説明する。

［１］前記実施例１，２の三方弁１５は、タンク側往き内部通路部１４ａとタンク側往き内部通路部１４ｂの合流部に設置され、前記実施例３の１対の開閉弁２１，２２は、タンク側往き内部通路部１４ａ，１４ｂに夫々設置されているが、特にこの構造に限定する必要はなく、前記実施例１の三方弁１５をタンク側戻り内部通路部１４ｅとタンク側戻り内部通路部１４ｆの分岐部に設置しても良いし、上記の１対の開閉弁２１，２２をタンク側戻り内部通路部１４ｅ，１４ｆに夫々設置しても良い。

また、前記実施例４，５の第１三方弁３５においても同様であり、第１三方弁３５をタンク側戻り内部通路部３４ｉとタンク側戻り内部通路部３４ｊの分岐部に設置しても良いし、前記実施例４，５の第２三方弁３６を熱源機側戻り内部通路部３４ｆと熱源機側戻り内部通路部３４ｇの合流部に設置しても良い。さらに、前記実施例４，５の第１，第２三方弁３５，３６を、１対の開閉弁から夫々構成しても良い。

［２］前記実施例１〜３において、熱分配ユニット１０，１０Ａは、２組の貯湯タンクユニット３，４に対応した構造であるが、これに限定する必要はなく、２以上の複数の貯湯タンクユニットに対応した構造であっても良い。この構造の場合、熱分配ユニットの接続口の数、内部通路の構造、切換弁手段の構造（例えば、切換弁のポート数や開閉弁の数）等が、貯湯タンクユニットの数に応じて適宜変更される。

また、前記実施例４，５において、熱分配ユニット１０Ｂ，１０Ｃは、２組の外部熱源機ユニット２，２０及び２組の貯湯タンクユニット３，４に対応した構造であるが、これに限定する必要はなく、２以上の複数の外部熱源機ユニット及び２以上の複数の貯湯タンクユニットに対応した構造であっても良い。この構造の場合、熱分配ユニットの接続口の数、内部通路の構造、切換弁手段の構造（例えば、切換弁のポート数や開閉弁の数）等が、外部熱源機ユニットや貯湯タンクユニットの数に応じて適宜変更される。

［３］前記実施例１〜５において、第１，第２貯湯タンク３ａ，４ａ内の湯水を加熱循環回路５，５Ｂに直接循環させて排熱回収運転又は湯水加熱運転を実行しているが、これらに限定する必要はなく、加熱循環回路５，５Ｂに不凍液等の熱媒体を循環させ、この不凍液を利用して第１，第２貯湯タンク３ａ，４ａ内の湯水を間接的に加熱する構造であっても良い。

［４］前記実施例１〜５において、第１外部熱源機ユニット２として燃料電池発電装置について説明し、第２外部熱源機ユニット２０としてヒートポンプ式熱源機について説明したが、これらに限定する必要はなく、第１，第２外部熱源機２，２０として、燃料電池発電装置、ガスエンジン発電装置、ヒートポンプ式熱源機、太陽熱温水パネル等から採用しても良いし、これら以外にも種々の公知なものを採用可能である。尚、外部熱源機ユニット２，２０がヒートポンプ式熱源機や太陽熱温水パネルの場合、循環ポンプを貯湯タンクユニット毎に設置しても良いし、これら循環ポンプの位置は適宜変更可能である。

［５］前記実施例４，５の熱分配ユニット１０Ｂ，１０Ｃにおいて、特にこれらの構造は限定する必要はなく、第１外部熱源機ユニット２と第１貯湯タンクユニット３とを接続した湯水加熱運転と第２外部熱源機ユニット２０と第２貯湯タンクユニット４とを接続した湯水加熱運転との同時運転、又は、第１外部熱源機ユニット２と第２貯湯タンクユニット４とを接続した湯水加熱運転と第２外部熱源機ユニット２０と第１貯湯タンクユニット３とを接続した湯水加熱運転との同時運転を実行可能にするために、熱分配ユニットをスプール式の方向切換弁と同様な構造に構成しても良い。

［６］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。

２，２０ 第１，第２外部熱源機ユニット
３，４ 第１，第２貯湯タンクユニット
５，５Ｂ 加熱循環回路
７ａ，２７ａ 第１，第２外部熱源機ユニットの流入口
７ｂ，２７ｂ 第１，第２外部熱源機ユニットの流出口
８ａ，９ａ 第１，第２貯湯タンクユニットの導出口
８ｂ，９ｂ 第１，第２貯湯タンクユニットの導入口
１０，１０Ａ〜１０Ｃ 加熱循環回路用熱分配ユニット
１１，３１ 本体ケース
１２ａ，１２ｂ １対の熱源機側接続口
１３ａ〜１３ｄ 複数対のタンク側接続口
１４，３４ 内部通路
１５ 三方弁（切換弁手段）
１６ 温度検出センサ（温度検出手段）
２１，２２ 第１，第２開閉弁（切換弁手段）
３２ａ〜３２ｄ 複数対の熱源機側接続口
３３ａ〜３３ｄ 複数対のタンク側接続口
３５，３６ 第１，第２三方弁（切換弁手段）

Claims (1)

1. 熱媒体を用いて外部熱源機ユニットから発生する熱を回収して複数の貯湯タンクユニットに蓄熱する加熱循環回路に介装される加熱循環回路用熱分配ユニットであって、
   本体ケースと、この本体ケースに設置され且つ前記外部熱源機ユニットの熱媒体の流入口及び流出口に接続される１対の熱源機側接続口と、前記本体ケースに設置され且つ前記複数の貯湯タンクユニットの熱媒体の導出口及び導入口に接続される複数対のタンク側接続口と、前記本体ケースの内部において前記１対の熱源機側接続口と前記複数対のタンク側接続口とを連通する内部通路と、前記１対の熱源機側接続口と前記複数対のタンク側接続口のうちの少なくとも１対のタンク側接続口とを接続する為に前記内部通路に組み込まれた切換弁手段とを備え、
   前記内部通路において前記複数の貯湯タンクユニットからの通路部の合流部の下流側に温度検出手段が設置され、
   前記切換弁手段は、前記温度検出手段で検出された検出温度が予め設定された設定温度を超えた場合に切り換えられることを特徴とする加熱循環回路用熱分配ユニット。