(57)【要約】【課題】  蓄熱槽に貯湯された湯水からの放熱を抑制することで、エネルギーの有効活用を図ることが可能な貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明にかかる貯湯式給湯装置（給湯装置１００）の構成は、水または湯水を加熱する湯水生成装置１１０と、湯水を貯湯する蓄熱槽１３２と、水または湯水が流通する配管１４０と、配管に設けられ、水または湯水の自然循環を防止する循環防止手段１５０と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水または湯水を加熱する湯水生成装置と、
前記湯水を貯湯する蓄熱槽と、
前記水または前記湯水が流通する配管と、
前記配管に設けられ、前記水または前記湯水の自然循環を防止する循環防止手段と、
を備えることを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記循環防止手段は、前記水または前記湯水が前記湯水生成装置と前記蓄熱槽とを循環するための循環配管に設けられることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】
当該貯湯式給湯装置は、風呂の湯水を追いだきする追いだき熱交換器を更に備え、
前記循環防止手段は、前記水または前記湯水が前記蓄熱槽と前記追いだき熱交換器とを循環するための追いだき配管に設けられることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項４】
当該貯湯式給湯装置は、
前記貯湯された湯水と前記水とを混合する給湯混合弁と、
当該貯湯式給湯装置に前記水を供給する給水配管と、
を更に備え、
前記給水配管は、前記給湯混合弁に前記水を供給する混合弁給水配管と、前記蓄熱槽に水を供給する蓄熱槽給水配管とに分岐し、
前記循環防止手段は前記蓄熱槽給水配管に設けられることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項５】
前記循環防止手段は逆止弁であることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項６】
前記循環防止手段は電磁弁であることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項７】
前記湯水生成装置はヒートポンプであることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を加熱して生成した湯水を貯湯し、貯湯した湯水を給湯設備に供給する貯湯式給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、住宅等における熱源の一つとして、湯水（温水）を蓄熱槽（貯湯タンクと称されることもある。）に貯湯しておき、必要に応じて蓄熱槽から給湯設備等に供給する貯湯式給湯装置の普及が進んでいる。従来は熱源として電気やガスなどのエネルギーを用いて直接的に熱を用いていたところ、住宅等で使用される熱の温度が必ずしも数百度といった高温ではなく、例えば風呂やシャワーでは４０℃程度、台所の湯沸かし器でも８０℃〜９０℃程度、床暖房でも３５℃〜５５℃程度である。したがって、水を十分に熱媒体として利用することができ、これに蓄熱することにより、熱の受給に時間差を設けたり、排熱の回収を行うことによって効率の向上を図ったりすることができる。
【０００３】
このような給湯装置における湯水生成装置として、ヒートポンプの普及が進んでいる（例えば特許文献１）。ヒートポンプは内部に熱媒体が循環しており、熱媒体を電力を利用して循環させることにより、空気熱とポンプ仕事をあわせた熱量で水を加熱することができるため、高い効率で湯水を生成することができる。さらに、水を熱媒体として熱の受給に時間差を設けることができることから、安価な夜間電力を利用して生成した湯水を蓄熱槽に貯湯し、貯湯された湯水を日中使用すれば、使用者（需要家）は電気に要するコストを削減することができる。
【０００４】
また例えば、上記のような給湯装置における湯水生成装置として、ガス給湯器を用いたり、またはガス発電機の排熱を回収して温水を生成したりする場合もある。ガスは燃焼によって極めて高温を生じることから、必要な分の熱を取り出すためには捨てる熱が多く、排熱を回収して再利用することによってエネルギー効率の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２６３８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように貯湯式給湯装置は、生成した湯水を蓄熱槽に貯湯し、貯湯された湯水を使用者の必要に応じて給湯設備等に供給する。しかし、蓄熱槽に貯湯されてから給湯設備に供給されるまでの時間が長くなる（経過する）につれて、湯水が有する熱は徐々に放熱され、温度が低下する。このように、湯水の温度が使用される（供給される）前に低下するということは、エネルギーは、消費されるだけで使用されていない、すなわち有効活用されていないということになる。このような事態は省エネルギーの観点において好ましくない。
【０００７】
そこで従来からも、湯水の放熱を抑制するために、蓄熱槽を断熱材で覆設する等の対処が為されていた。これにより、放熱はある程度抑制されたものの、未だ十分と言える程度には到っていない。故に、湯水の生成に用いられたエネルギーの更なる有効活用を図る必要がある。
【０００８】
しかし、蓄熱槽が設けられている貯湯ユニットの内部のスペースを考慮すると、断熱材をこれ以上増やすことは難しい。また貯湯ユニットの内部には蓄熱槽に接続される様々な配管が複雑に巡らされているため、その隙間を断熱材で充填することも困難である。ここで、仮に貯湯ユニットのケーシングに高い断熱機能を持たせたとしても、貯湯ユニット内で温度が上昇することは避けられない。内部温度が上昇すると、ケーシング内外の温度差（熱勾配）が大きくなり、断熱材の断熱効率に準じて外部に漏れる熱が増えてきてしまう。また内部温度が上昇すると、蓄熱槽や配管はともあれ、電子基板上の電気素子（特にアルミ電解コンデンサ）の劣化を早め、装置寿命が短くなるおそれがある。したがって、断熱材を更に増やすことなく、蓄熱槽に貯湯された湯水の放熱を抑制することが可能な新たな手法の確立が求められていた。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑み、蓄熱槽に貯湯された湯水からの放熱を抑制することで、エネルギーの有効活用を図ることが可能な貯湯式給湯装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために発明者は鋭意検討し、蓄熱槽に貯湯されている湯水の配管における放熱に着目した。従来は蓄熱槽からの放熱を防止するために蓄熱槽を断熱ブロックで挟み込むように覆っていたところ、それでも熱が漏れていること、および加熱に対して高いレスポンスでケーシング内の空気の温度が上昇することから、配管から熱が漏れている可能性があると考えられた。一方、配管は、貯湯ユニット内部に張り巡らされており、屈曲部が多いため断熱処置を施すことが難しい。また配管に断熱材を覆設する等の断熱処置を施しても、屈曲部において隙間が生じやすいため、その断熱効果は蓄熱槽に施したものよりも低くなる。したがって、配管における放熱が最も大きいのではないかと考えた。
【００１１】
さらに、貯湯ユニットが動作していないとき、すなわち単に湯水を貯留している状態でも、想定以上の熱の漏れが生じていることがわかった。このとき配管に湯水は流れていないはずであるから、単純に考えれば蓄熱槽から放熱していると考えられる。しかし上記のように蓄熱槽の断熱は相当に厳重であること、および配管からの放熱が大きいことを考え合わせれば、貯湯ユニットが動作していないときにも配管からの放熱が生じているのではないかと考えた。そして研究を重ねた結果、配管における湯水の放熱により、蓄熱槽と、これに接続される配管において湯水の循環が起き、この循環が湯水の放熱を加速（促進）させていることがわかった。
【００１２】
詳細には、蓄熱槽には熱源（ヒートポンプ等）に対する循環、風呂の追いだきに対する循環、給水と給湯の配管の組み合わせによる循環など、蓄熱槽の上下と接続される循環経路が複数存在する。そして、配管内の水が冷えて密度が高くなると下方に落下し、蓄熱槽の下方に徐々に入り込む。すると、蓄熱槽に貯湯された湯水のうち、入り込んだ低温の湯水とほぼ同量の高温の湯水が蓄熱槽の上方から配管に押し出される。これが繰り返されて配管と蓄熱槽において自然循環が発生し、これにより、蓄熱槽に貯湯された湯水の温度低下が進行してしまうということがわかった。
【００１３】
したがって、自然循環の発生を防止すれば、高温の湯水が蓄熱槽に貯湯された状態が維持されるため、湯水からの放熱を抑制し、上記課題を解決できると考え、本発明を完成するに到った。
【００１４】
すなわち、上記課題を解決するために、本発明にかかる貯湯式給湯装置の代表的な構成は、水または湯水を加熱する湯水生成装置と、湯水を貯湯する蓄熱槽と、水または湯水が流通する配管と、配管に設けられ、水または湯水の自然循環を防止する循環防止手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、循環防止手段を備えるため、湯水生成装置停止時の配管における水または湯水の自然循環の発生が防止される。したがって、高温の湯水が蓄熱槽に貯湯された状態を維持できるため、自然循環時における湯水からの放熱を抑制し、エネルギーの有効活用を図ることが可能となる。
【００１６】
上記の循環防止手段は、水または湯水が湯水生成装置と蓄熱槽とを循環するための循環配管に設けられるとよい。
【００１７】
これにより、蓄熱槽に接続された配管の中でも、特に循環配管における水または湯水の自然循環の発生を防止することが可能となり、上述した利点を得ることができる。
【００１８】
当該貯湯式給湯装置は、風呂の湯水を追いだきする追いだき熱交換器を更に備え、循環防止手段は、水または湯水が蓄熱槽と追いだき熱交換器とを循環するための追いだき配管に設けられるとよい。
【００１９】
かかる構成によれば、蓄熱槽に接続された配管の中でも、特に追いだき配管における水または湯水の自然循環の発生を防止することができ、上述した利点を得ることが可能となる。
【００２０】
当該貯湯式給湯装置は、貯湯された湯水と水とを混合する給湯混合弁と、当該貯湯式給湯装置に水を供給する給水配管と、を更に備え、給水配管は、給湯混合弁に水を供給する混合弁給水配管と、蓄熱槽に水を供給する蓄熱槽給水配管とに分岐し、循環防止手段は蓄熱槽給水配管に設けられるとよい。
【００２１】
上記構成によれば、蓄熱槽に接続された配管の中でも、特に蓄熱槽給水配管における水または湯水の自然循環の発生を防止することができ、上述した利点を得ることが可能となる。
【００２２】
上記の循環防止手段は逆止弁であるとよい。これにより、配管における水または湯水の流通する方向は１方向に規制される。したがって、蓄熱槽に接続される配管に、湯水の流れが、蓄熱槽の上方に高温の湯水が供給される向きとなるように、逆止弁を配置する。換言すれば、湯水の流れが、蓄熱槽の上方から高温の湯水が流出しない向きとなるように、逆止弁を配置する。これにより、蓄熱槽からの高温の湯水の流出を防ぎ、自然循環の発生を防止することが可能となる。
【００２３】
上記の循環防止手段は電磁弁であるとよい。これにより、配管における水または湯水の流通を停止することができ、自然循環の発生を防ぐことが可能となる。
【００２４】
上記の湯水生成装置はヒートポンプであるとよい。ヒートポンプは、物質間の熱移動（熱伝導）により熱（エネルギー）を取得する熱交換サイクルを利用している。このため、かかるヒートポンプを用いた給湯装置（ヒートポンプ型給湯器）は、化石燃料等を燃焼する従来の給湯器と比較し、省エネルギーおよび二酸化炭素排出量の削減が可能である。したがって、上記構成によれば、当該湯水生成装置を、環境負荷が低減された湯水生成装置とすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、蓄熱槽に貯湯された湯水からの放熱を抑制することで、エネルギーの有効活用を図ることが可能な貯湯式給湯装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態にかかる貯湯式給湯装置の構成を説明する図である。
【図２】第２実施形態にかかる貯湯式給湯装置の構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２８】
なお以下の説明において、本実施形態では、湯水生成装置としてヒートポンプを備えたヒートポンプ式給湯装置を貯湯式給湯装置として例示するが、これに限らず、湯水を一時的にタンク等に貯湯し、貯湯されている湯水を供給する貯湯式の給湯装置であればよい。
【００２９】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる貯湯式給湯装置の構成を説明する図である。なお、図１において、黒色の太い実線は熱媒体が循環する配管を表しており、白抜きの線は水または湯水が流通する配管を示している。図１（ａ）に示すように、貯湯式給湯装置（以下、給湯装置１００と称する）は、湯水生成装置であるヒートポンプユニット１１０と、貯湯ユニット１３０から構成される。
【００３０】
ヒートポンプユニット１１０は、内部に自然冷媒である二酸化炭素（以下、熱媒体と称する）が循環しており、熱媒体の熱を用いて水を加熱することにより後述する蓄熱槽１３２に貯湯する湯水を生成する。またヒートポンプユニット１１０は、蓄熱槽１３２内に貯湯された湯水の温度低下によりかかる湯水の使用に支障をきたす場合には、その湯水の再加熱を行うこともある。
【００３１】
かかるヒートポンプユニット１１０は熱交換サイクルを利用しているため、省エネルギーおよび二酸化炭素排出量の削減が可能である。したがって、当該給湯装置１００を、従来の燃焼式給湯装置よりも環境負荷が低減された給湯装置とすることができる。
【００３２】
上述したように、本実施形態では熱媒体として自然冷媒である二酸化炭素を用いるため、ヒートポンプユニット１１０は、後述する圧縮機１１４による圧縮過程と、放熱器１１６による放熱過程の間に熱媒体が超臨界状態となる超臨界サイクルを行う。超臨界サイクルは高圧で動作し、動作温度範囲内で相変化（気液変化）を行わないために、自由で幅の広い温度範囲と大きな熱搬送を設定することができる。また二酸化炭素は自然冷媒であるため、環境に対して無害である。したがって、環境への負荷を低減することが可能となる。
【００３３】
かかるヒートポンプユニット１１０は、蒸発器１１２と、圧縮機１１４と、放熱器１１６と、膨張手段１１８とを含んで構成される。
【００３４】
蒸発器１１２は、ヒートポンプユニット１１０内を循環する熱媒体と外気との熱交換を行う。かかる蒸発器１１２は空気熱交換器とも呼ばれる。これにより、熱媒体は、外気（大気中）の熱を吸熱して蒸発し、水を加熱するための熱を得ることができる。
【００３５】
圧縮機１１４は、外気の熱を吸熱して蒸発した熱媒体を電力を利用して圧縮する。これにより、熱媒体は高圧状態となり高熱を発生し、かかる熱を用いて後述する放熱器１１６において水を加熱することが可能となる。
【００３６】
放熱器１１６は、後述する蓄熱槽１３２から供給された水を加熱し、湯水を生成する。かかる放熱器１１６は水熱交換器とも呼ばれる。放熱器１１６は、圧縮機１１４により圧縮されて高温となった熱媒体と、蓄熱槽１３２から供給される水との熱交換を行う。これにより、熱媒体の熱を用いて水を加熱し湯水を生成することができる。
【００３７】
膨張手段１１８は、放熱器１１６において水と熱交換を行った後の熱媒体を減圧状態とし、膨張冷却する。これにより、かかる熱媒体が再度外気の熱を吸収することが可能となり、熱媒体を再利用することができる。なお、本実施形態では膨張手段１１８として膨張弁を用いるが、これに限定されるものではなく、水と熱交換を行った後の熱媒体を膨張冷却できるものであればよい。
【００３８】
貯湯ユニット１３０は、ヒートポンプユニット１１０により生成された湯水を貯湯し、使用者が必要とするときに、風呂、台所、洗面所等の給湯設備（図示せず）に湯水を供給する。かかる貯湯ユニット１３０は、蓄熱槽１３２と、沸き上げポンプ１３４と、給湯混合弁１３６と、給水弁１３８と、減圧弁１３９と、複数の配管と、循環防止手段１５０および１５２とを含んで構成される。
【００３９】
蓄熱槽１３２は、ヒートポンプユニット１１０により生成された湯水を貯湯する。蓄熱槽１３２に貯湯される湯水には温度分布があり、蓄熱槽１３２の上方になるにつれ、高温の湯水が貯湯されている。
【００４０】
沸き上げポンプ１３４は、後述する循環配管１４０（本実施形態においては特に配管１４０ａ）上に設けられ、蓄熱槽１３２からの水（または湯水）を放熱器１１６へと送出し循環させる。
【００４１】
給湯混合弁１３６は、蓄熱槽１３２からの湯水と、後述する給水弁１３８を介して給水配管１４４から供給された水とを混合することで、湯水の温度を使用者が所望する温度に調節し、かかる湯水を給湯配管１４６を通じて給湯設備に供給する。
【００４２】
給水弁１３８は、給水配管１４４を通じて供給された水を、蓄熱槽１３２および給湯混合弁１３６に供給する。減圧弁１３９は、給水配管１４４に設けられ、水道（図示せず）からかかる給水配管１４４に供給される水の給水圧を減圧する。
【００４３】
複数の配管は、貯湯ユニット１３０内に設けられ、水または湯水が流通する。かかる複数の配管は、循環配管１４０と、出湯配管１４２と、給水配管１４４と、給湯配管１４６とから構成される。
【００４４】
循環配管１４０は、蓄熱槽１３２とヒートポンプユニット１１０の放熱器１１６とにおいて水または湯水を循環させる配管である。かかる循環配管１４０は、送り配管１４０ａと戻り配管１４０ｂとからなる。送り配管１４０ａは、一端が蓄熱槽１３２の下部に、他端が放熱器１１６の入口に接続されており、蓄熱槽１３２の下方の湯水（または水）を放熱器１１６に送出する。戻り配管１４０ｂは、一端が放熱器１１６の出口に、他端が蓄熱槽１３２の上部に接続されており、放熱器１１６において生成された湯水を蓄熱槽１３２の上方に供給する。
【００４５】
出湯配管１４２は、蓄熱槽１３２上方の湯水を給湯混合弁１３６に供給する配管である。
【００４６】
給水配管１４４は、給水弁１３８に接続され、減圧弁１３９において給水圧が減圧された水を当該貯湯ユニット１３０に供給する配管である。かかる給水配管１４４は、給水弁１３８において混合弁給水配管１４４ａと、蓄熱槽給水配管１４４ｂとに分岐する。混合弁給水配管１４４ａは、一端が給水弁１３８に、他端が給湯混合弁１３６に接続されており、給水配管１４４からの水を混合用の水として給湯混合弁１３６に供給する。蓄熱槽給水配管１４４ｂは、一端が給水弁１３８に、他端が蓄熱槽１３２の下部に接続されており、給水配管１４４からの水を補充用の水として蓄熱槽１３２に供給する。
【００４７】
給湯配管１４６は、出湯配管１４２を通じて蓄熱槽１３２から供給された湯水と、混合弁給水配管１４４ａを通じて給水配管１４４から供給された水とが給湯混合弁１３６において混合されることで温度調節された湯水を、給湯設備に給湯する。
【００４８】
なお、本実施形態において、給水配管１４４は、給水弁１３８において混合弁給水配管１４４ａと、蓄熱槽給水配管１４４ｂとに分岐するとしたが、これに限定するものではなく、給水弁１３８以外の部分において分岐してもよい。
【００４９】
循環防止手段１５０および１５２は、配管における水または湯水の自然循環を防止する。本実施形態において、循環防止手段１５０および１５２は逆止弁であり、循環防止手段１５０は、循環配管１４０を構成する送り配管１４０ａに、循環防止手段１５２は、蓄熱槽給水配管１４４ｂに設けられる。
【００５０】
当該給湯装置１００において湯水を生成して貯湯する通常運転の場合、図１（ａ）に示す黒い矢印のように、まず、蓄熱槽１３２の下方の低温の湯水が送り配管１４０ａ（循環配管１４０）を通じて放熱器１１６に送出される。そして、かかる低温の湯水は、放熱器１１６における熱媒体との熱交換により高温となる。放熱器１１６において高温となった湯水は、戻り配管１４０ｂ（循環配管１４０）を通じて蓄熱槽１３２に供給され、貯湯される。
【００５１】
図１（ｂ）は、第１実施形態にかかる貯湯式給湯装置１００の自然循環を説明する図である。上記のようにして湯水を生成した後に当該給湯装置１００の運転を停止すると、循環配管１４０、特に送り配管１４０ａ内に残った高温の湯水は、徐々に放熱されてその温度が低下する。すると、かかる湯水は、密度が上昇するため循環配管１４０内を白い矢印方向に（図１（ａ）に示す黒い矢印と反対方向に）下っていき、蓄熱槽１３２の下部から流れ込む。これにより、蓄熱槽１３２に貯湯されていた湯水が戻り配管１４０ｂ内に押し出され、押し出された湯水が戻り配管１４０ｂ内で放熱し、放熱により温度が低下した湯水が再度蓄熱槽１３２に流れ込む。すなわち、黒い矢印の方向（給湯装置１００運転時）とは逆の方向の自然循環が生じてしまい、かかる自然循環により蓄熱槽１３２の上方に貯湯された高温の湯水が蓄熱槽１３２外に流出し、蓄熱槽１３２内部の湯水の温度低下が進行してしまう。
【００５２】
そこで、本実施形態では戻り配管１４０ｂ（循環配管１４０）に循環防止手段１５０を設ける。かかる循環防止手段１５０は逆止弁であるため、循環配管１４０内における水および湯水の流れは１方向、すなわち当該給湯装置１００運転時における水および湯水の流れる方向（矢印の方向）のみに規制される。したがって、蓄熱槽１３２の上方からの高温の湯水の流出が防止され、当該給湯装置１００運転停止時の循環配管１４０における自然循環（逆方向の流れ）の発生を防ぐことが可能となる。
【００５３】
なお、本実施形態においては循環防止手段１５０を戻り配管１４０ｂに設けたが、これに限定するものではない。かかる循環防止手段１５０は、循環配管１４０、すなわち送り配管１４０ａまたは戻り配管１４０ｂのいずれか一方に設けられればよい。
【００５４】
再度図１（ａ）を参照すると、当該給湯装置１００運転時に蓄熱槽１３２に貯湯された湯水を給湯設備に供給する場合、まず、蓄熱槽１３２の上方に貯湯された高温の湯水は出湯配管１４２を通じて給湯混合弁１３６に供給される。そして、蓄熱槽１３２から供給された湯水は、給湯混合弁１３６において、混合弁給水配管１４４ａ（給水配管１４４）から供給される水と混合され、その温度が調節される。温度が調節された湯水は、給湯配管１４６を通じて給湯設備に供給される。このようにして蓄熱槽１３２から供給された湯水の分の水量を補うために、蓄熱槽１３２には蓄熱槽給水配管１４４ｂから適宜水が供給される。
【００５５】
また、再度図１（ｂ）を参照すると、上述したように給湯設備に給湯を行った後に当該給湯装置１００の運転を停止すると、給湯配管１４６からの給湯が停止し、給水配管１４４からの給水も停止する。したがって、出湯配管１４２、混合弁給水配管１４４ａおよび蓄熱槽給水配管１４４ｂは１つの閉鎖された系となる。ここで１つの問題として、給水弁１３８を構成する三方弁は密閉度が低く、漏洩が生じるという問題がある。そのため、出湯配管１４２および混合弁給水配管１４４ａに残った高温の湯水が放熱して密度が上昇すると、かかる湯水は、蓄熱槽給水配管１４４ｂを通過して蓄熱槽１３２に流れ込む。すなわち、上述した循環配管１４０と同様に、かかる系においても白い矢印方向に自然循環が生じてしまう。
【００５６】
そこで、本実施形態では蓄熱槽給水配管１４４ｂに循環防止手段１５２を設ける。上述したように循環防止手段１５０は逆止弁であるため、かかる構成によれば、蓄熱槽給水配管１４４ｂ内における水または湯水の流れは１方向、すなわち給水弁１３８を介して給水配管１４４から供給される水を給湯混合弁１３６に供給する方向（図１（ａ）の黒い矢印の方向）のみに規制される。したがって、蓄熱槽１３２の上方からの高温の湯水の流出が防止され、当該給湯装置１００の運転停止時の蓄熱槽給水配管１４４ｂにおける自然循環（逆方向の流れ）の発生を防ぐことが可能となる。
【００５７】
なお、本実施形態のように循環防止手段１５０および１５２としての逆止弁を上記の系に設ける場合には、かかる逆止弁は出湯配管１４２および蓄熱槽給水配管１４４ｂに設けるべきではない。これは、出湯配管１４２および蓄熱槽給水配管１４４ｂにおいて、当該給湯装置１００の運転時の水または湯水の流れ方向が、自然循環時の水または湯水の流れ方向と同じであるため、仮にこれらの配管に逆止弁を設けると、当該給湯装置１００の正常な運転を阻害するおそれがあるからである。
【００５８】
以上説明したように、第１実施形態にかかる給湯装置１００では、循環配管１４０に循環防止手段１５０が、給湯混合弁給水配管１４４ａに循環防止手段１５２が設けられている。これにより、当該給湯装置１００の運転停止時の上記配管における自然循環の発生を防止する事ができる。したがって、高温の湯水が蓄熱槽１３２に貯湯された状態を維持できるため、自然循環時における湯水からの放熱を抑制し、エネルギーの有効活用を図ることが可能となる。
【００５９】
（第２実施形態）
図２は、第２実施形態にかかる貯湯式給湯装置の構成を説明する図である。図２（ａ）に示すように、貯湯式給湯装置（以下、給湯装置２００と称する）は、湯水生成装置（以下、ヒートポンプユニット１１０と称する）と、貯湯ユニット２３０から構成される。なお、図２においても、黒色の太い実線は熱媒体が循環する配管を表しており、白抜きの線は水または湯水が流通する配管を示している。また、以下の説明において、第１実施形態と同様の要素および構成については、同一の符号を付することでその説明を省略する。
【００６０】
貯湯ユニット２３０は、ヒートポンプユニット１１０により生成された湯水を貯湯し、使用者が必要とするときに、風呂、台所、洗面所等の給湯設備に湯水を供給する。かかる貯湯ユニット２３０は、蓄熱槽１３２と、沸き上げポンプ１３４と、給湯混合弁１３６と、給水弁１３８と、減圧弁１３９と、追いだき熱交換器２３２と、風呂循環ポンプ２３４と、追いだきポンプ２３６と、複数の配管と、循環防止手段１５０、１５２および２５０とを含んで構成される。
【００６１】
追いだき熱交換器２３２は、給湯設備から風呂３００に供給された湯水を追いだきするための熱交換器である。かかる追いだき熱交換器２３２は、蓄熱槽１３２上方に貯湯された高温の湯水と、風呂３００に貯湯された湯水との熱交換を行う。これにより、高温の湯水の熱を用いて風呂３００の湯水を加熱し、かかる湯水の追いだきを行うことができる。
【００６２】
風呂循環ポンプ２３４は、後述する風呂循環配管２４０上に設けられ、風呂３００の湯水（または水）を追いだき熱交換器２３２へと送出し循環させる。
【００６３】
追いだきポンプ２３６は、後述する蓄熱槽戻り配管２４４上に設けられ、当該給湯装置２００が風呂３００の湯水の追いだきをする際に、蓄熱槽１３２に貯湯された湯水を、追いだき熱交換器２３２へと送出し循環させる。
【００６４】
複数の配管は、貯湯ユニット２３０内に設けられ、水または湯水が流通する。かかる複数の配管は、循環配管１４０と、給水配管１４４と、給湯配管１４６と、風呂循環配管２４０と、出湯配管２４２、蓄熱槽戻り配管２４４とから構成される。
【００６５】
風呂循環配管２４０は、追いだき熱交換器２３２と風呂３００とにおいて水または湯水を循環させる配管である。かかる風呂循環配管２４０は、風呂水送り配管２４０ａと風呂水戻り配管２４０ｂとからなる。風呂水送り配管２４０ａは、一端が風呂３００に、他端が追いだき熱交換器２３２の入口に接続されており、風呂３００に貯湯された湯水（または水）を追いだき熱交換器２３２に送出する。風呂水戻り配管２４０ｂは、一端が追いだき熱交換器２３２の出口に、他端が風呂３００に接続されており、追いだき熱交換器２３２において追いだきされた湯水を風呂３００に供給する。
【００６６】
出湯配管２４２は、蓄熱槽１３２に接続され、蓄熱槽１３２上方の湯水を給湯混合弁１３６および追いだき熱交換器２３２に供給する配管である。かかる出湯配管２４２は、混合弁出湯配管２４２ａと、熱交換器出湯配管２４２ｂとに分岐する。混合弁出湯配管２４２ａは、給湯混合弁１３６に接続されており、蓄熱槽１３２上方の高温の湯水を給湯混合弁１３６に供給する。熱交換器出湯配管２４２ｂは、追いだき熱交換器２３２の入口に接続されており、蓄熱槽１３２上方の高温の湯水を追いだき熱交換器２３２に供給する。
【００６７】
蓄熱槽戻り配管２４４は、一端が追いだき熱交換器２３２の出口に、他端が蓄熱槽１３２の下部に接続されている。かかる蓄熱槽戻り配管２４４は、蓄熱槽１３２の上部から熱交換器出湯配管２４２ｂと蓄熱槽戻り配管２４４を介して追いだき熱交換器２３２へ送出され、追いだき熱交換器２３２において熱を失った湯水を蓄熱槽１３２の下部へと循環させる。
【００６８】
循環防止手段２５０は、熱交換器出湯配管２４２ｂに設けられ、かかる配管における水または湯水の自然循環を防止する。本実施形態において、循環防止手段２５０は電磁弁である。
【００６９】
当該給湯装置２００において風呂３００に貯湯された湯水の追いだきをする場合、図２（ａ）に示す黒い矢印のように、まず、蓄熱槽１３２の上方の高温の湯水が熱交換器出湯配管２４２ｂ（出湯配管２４２）を通じて追いだき熱交換器２３２に送出される。これと並行して、風呂３００に貯湯された湯水が、風呂水送り配管２４０ａ（風呂循環配管２４０）を通じて追いだき熱交換器２３２に送出される。そして、風呂３００の湯水は、追いだき熱交換器２３２における蓄熱槽１３２からの高温の湯水との熱交換により高温となる。
【００７０】
追いだき熱交換器２３２において高温となった風呂３００の湯水は、風呂水戻り配管２４０ｂ（風呂循環配管２４０）を通じて風呂３００に供給され（循環し）、貯湯される。これと並行して、追いだき熱交換器２３２における熱交換により低温となった蓄熱槽１３２からの湯水は、蓄熱槽戻り配管２４４を通じて蓄熱槽１３２に送出され（循環し）、貯湯される。
【００７１】
上述したように、当該給湯装置２００において風呂３００の湯水の追いだきを行う場合、蓄熱槽１３２の上方の湯水は、熱交換器出湯配管２４２ｂを通じて追いだき熱交換器２３２に供給され、蓄熱槽戻り配管２４４を通じて追いだき熱交換器２３２から蓄熱槽１３２の下方に戻る。したがって、熱交換器出湯配管２４２ｂおよび蓄熱槽戻り配管２４４は、湯水（または水）が蓄熱槽１３２と追いだき熱交換器２３２とを循環するための追いだき配管であるということができる。
【００７２】
図２（ｂ）は、第２実施形態にかかる貯湯式給湯装置の自然循環を説明する図である。上記のようにして風呂３００の湯水の追いだきを行った後に当該給湯装置２００の運転を停止すると、追いだき配管、特に熱交換器出湯配管２４２ｂ内に残った高温の湯水は、徐々に放熱されてその温度が低下する。すると、かかる湯水は密度が上昇するため追いだき熱交換器２３２の配管および蓄熱槽戻り配管２４４を通過して白い矢印方向に（図２（ａ）に示す黒い矢印と反対方向に）下っていき、蓄熱槽１３２の下部に流れ込む。これにより、蓄熱槽１３２に貯湯されていた湯水が熱交換器出湯配管２４２ｂ（追いだき配管）内に押し出され、押し出された湯水が熱交換器出湯配管２４２ｂで放熱し、放熱により温度が低下した湯水が再度蓄熱槽１３２に流れ込む。すなわち、追いだきが終わっているにも拘わらず、黒い矢印の方向（給湯装置２００運転時）の自然循環が生じてしまい、かかる自然循環により蓄熱槽１３２の上方に貯湯された高温の湯水が蓄熱槽１３２外に流出し、蓄熱槽１３２内部の湯水の温度低下が進行してしまう。
【００７３】
そこで、本実施形態では熱交換器出湯配管２４２ｂ（追いだき配管）に循環防止手段２５０を設ける。かかる循環防止手段２５０は電磁弁であるため、これを閉状態とすれば、追いだき配管（熱交換器出湯配管２４２ｂおよび蓄熱槽戻り配管２４４）内における水および湯水の流通は阻止される（停止する）。したがって、蓄熱槽１３２上方からの高温の湯水の流出が防止され、当該給湯装置２００運転停止時の追いだき配管（熱交換器出湯配管２４２ｂまたは蓄熱槽戻り配管２４４）における自然循環の発生を防ぐことが可能となる。
【００７４】
なお、本実施形態においては循環防止手段２５０を熱交換器出湯配管２４２ｂに設けたが、これに限定するものではない。かかる循環防止手段２５０は、追いだき配管、すなわち熱交換器出湯配管２４２ｂまたは蓄熱槽戻り配管２４４のいずれか一方に設けられればよい。
【００７５】
以上説明したように、第２実施形態にかかる給湯装置２００では、熱交換器出湯配管２４２ｂに循環防止手段２５０が設けられている。これにより、当該給湯装置２００運転停止時の上記配管における自然循環の発生を防止する事ができる。したがって、高温の湯水が蓄熱槽１３２に貯湯された状態を維持できるため、自然循環時における湯水からの放熱を抑制し、エネルギーの有効活用を図ることが可能となる。
【００７６】
なお、上記説明したように第２実施形態では、循環防止部材１５０および１５２として逆止弁を、循環防止部材２５０として電磁弁を用いた。循環防止部材として逆止弁または電磁弁のいずれを用いるかは、自然循環の発生を防止したい配管における、給湯装置２００運転時の水または湯水の流通する方向と、自然循環時の水または湯水の流通する方向とが、同じであるか否かにより判断する。
【００７７】
詳細には、第１実施形態にかかる給湯装置１００の説明においても述べたように、当該給湯装置２００運転時の水または湯水の流通方向が、自然循環時の水または湯水の流通方向と同じである配管に、循環防止部材として逆止弁を設けると、当該給湯装置２００の正常な運転を阻害するおそれがある。したがって自然循環時の水または湯水の流通する方向が、給湯装置２００運転時の水または湯水の流通する方向と同一方向であるときは、循環防止手段として電磁弁を用いる。
【００７８】
なお、電磁弁は配管における水または湯水の流通方向を規制しないため、自然循環時の水または湯水の流通する方向が、給湯装置２００運転時の水または湯水の流通する方向と同一の場合、および逆方向の場合のいずれにおいても用いることができる。しかし、逆止弁は、電磁弁よりも安価であり、また耐久性においても電磁弁より優れるため、逆止弁で自然循環を防止可能な配管には極力逆止弁を用いることで、循環防止手段に要するコストを削減することが可能となる。したがって、自然循環時の水または湯水の流通する方向が、給湯装置２００運転時の水または湯水の流通する方向と逆方向であるときは、循環防止手段として逆止弁を用いることが好ましい。
【００７９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、水を加熱して生成した湯水を貯湯し、貯湯した湯水を給湯設備に供給する貯湯式給湯装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１００  …給湯装置
１１０  …ヒートポンプユニット
１１２  …蒸発器
１１４  …圧縮機
１１６  …放熱器
１１８  …膨張手段
１３０  …貯湯ユニット
１３２  …蓄熱槽
１３４  …沸き上げポンプ
１３６  …給湯混合弁
１３８  …給水弁
１４０  …循環配管
１４０ａ  …送り配管
１４０ｂ  …戻り配管
１４２  …出湯配管
１４４  …給水配管
１４４ａ  …混合弁給水配管
１４４ｂ  …蓄熱槽給水配管
１４６  …給湯配管
１５０  …循環防止手段
１５２  …循環防止手段
２００  …給湯装置
２３０  …貯湯ユニット
２３２  …追いだき熱交換器
２３４  …風呂循環ポンプ
２３６  …追いだきポンプ
２４０  …風呂循環配管
２４０ａ  …風呂水送り配管
２４０ｂ  …風呂水戻り配管
２４２  …出湯配管
２４２ａ  …混合弁出湯配管
２４２ｂ  …熱交換器出湯配管
２４４  …蓄熱槽戻り配管
２５０  …循環防止手段
３００  …風呂
【図１】
2010203687.tif 000003
【図２】
2010203687.tif 000004