(57)【要約】 【課題】給水により貯湯タンク内の高温水と水との境界面が破壊されるのを防止する貯湯式給湯装置を提供する。【解決手段】貯湯タンク１内の下部に設けた邪魔板２２に、互いの開口２５、２６が対向するように、邪魔板２２の中心側には内側給水口２３が同心円状に複数設けられ、更にその内側給水口２３の外周側には内側給水口２３と対になるように外側給水口２４が同心円状に複数設けので、内側給水口２３の開口２５からの低温の水道水と外側給水口２４の開口２６からの低温の水道水が衝突して互いに勢いを弱められながら上方に向かって緩やかに流れ、貯湯タンク内の境界面が破壊されるのを防止でき、給水で貯湯タンク内の高温水の一部が中温水になることを防止出来るものである。【選択図】 図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段で加熱された温水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンク上部に連通し高温水を出湯する出湯管と、前記貯湯タンク底部に連通し貯湯タンクに給水を補給する給水管と、前記貯湯タンク内の底部で貯湯タンクと給水管の接続部分の上方に設け、給水管から貯湯タンク内に給水される水が衝突する邪魔板を設けた貯湯式給湯装置に於いて、前記邪魔板はその全外周部分が貯湯タンク内と接するように設けられると共に、邪魔板の中心側には内側給水口が同心円状に複数設けられ、更にその内側給水口の外周側には内側給水口と対になるように外側給水口が同心円状に複数設けられ、前記内側給水口の開口と外側給水口の開口が向かい合うように、内側給水口の開口が邪魔板の反中心方向に向かって形成され、外側給水口の開口が邪魔板の中心方向に向かって形成されていることを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記内側給水口と外側給水口は、貯湯タンクの上方に向かって凸形状に形成されたことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】
前記内側給水口と外側給水口は、貯湯タンクの上方に向かって半ドーム状に形成されたことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ヒートポンプ式給湯機や電気温水器等の貯湯式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種のものに於いては、例えば、貯湯タンク内に加熱された高温の湯水を貯湯し、貯湯タンクの上部より貯湯されている高温の湯水を給湯等に使用し、その使用した湯量分を貯湯タンクの下部より低温の水道水を流入し、最終的に貯湯タンク内に貯湯された高温の湯水を使い切ると、貯湯タンク内は全て低温の水道水が貯湯されている状態となる。
【０００３】
ところで、給湯等により貯湯タンク内の高温の湯水を使用していくと、貯湯タンクの上部は高温の湯水で、貯湯タンクの下部は低温の水道水という状態となり、その境目が温度が異なる境界面となるが、貯湯タンクの下部より貯湯タンク内に流入する低温の水道水の勢いにより、貯湯タンクの上部の高温のと貯湯タンクの下部の低温の水道水との境界面が壊されてしまい、高温の湯水と低温の水道水が混じって中温の湯水が生じてしまった。
【０００４】
そこで、貯湯タンクを横置きにして使用するものでは、貯湯タンク底部に入水管と連通し給水を行う給水補助管を長手方向に延設して備え、更に給水補助管の上側には複数の小孔から成る給水孔を設けると共に、この給水孔上方には給水の方向を下方に向ける方向変更手段を備えたものがある。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００４−２９３８３６号公報
【０００５】
また、貯湯タンクを横置きにして使用するもので、貯湯タンク底部に入水管と連通し給水を行う給水補助管を長手方向に延設して備え、更に給水補助管には左右に広がる邪魔板を設けると共に、この邪魔板より下方の給水補助管には複数の小孔から成る給水孔を設けたものがある。（例えば、特許文献２参照）
【特許文献２】特開２００４−９３０４０号公報
【０００６】
更に、貯湯タンクを縦置きにして使用するものでは、ポンプにより貯湯タンクの底部近傍に設置したポンプの吸込管より水を吸入し、貯湯タンク内の水を加熱源に循環させることによって加熱し、高温の湯を貯湯タンク内に貯湯するようにした給湯機で、貯湯タンクにお湯をためる貯湯運転時に、湯温が８０℃程度以上に水が加熱されると、加熱源に水に融解していた不純物質がスケールとして析出し、それが剥離して沸上戻し管を通って貯湯タンク内に送られ、そのスケールが貯湯タンク内を沈降して吸込管からポンプに吸い込まれて、ポンプ内部で詰まりを起こし、ポンプによる循環ができなくなると言う問題を解決するために、貯湯タンク内に多孔板をポンプの吸込管より上部に水平に設置したものがある。（例えば、特許文献３参照）
【特許文献３】特開２００６−２７５４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところでこの従来のものでは、特許文献１のように給水の方向を下方に向ける方向変更手段を備えたり、特許文献２のように給水を行う給水補助管に左右に広がる邪魔板を設けたり、特許文献３のように貯湯タンク内にポンプの吸込管より上部に水平に多孔板を設置したりすることにより、貯湯タンクの下部から上部に向かう流れの発生を抑制でき、それにより貯湯タンクの上部の高温のお湯と貯湯タンクの下部の低温の水道水との境界面を壊わして、貯湯タンク内の高温の湯水と低温の水道水が混じって、貯湯タンク内の全てのお湯が中温の湯水になることは防止できるものの、貯湯タンクの上部まではいかないものの局所的な流れが貯湯タンク内に発生し、貯湯タンクの上部の高温の湯水と貯湯タンクの下部の低温の水道水との境界面が混じり合って、境界面の幅が大きくなる、つまり境界面に中温の湯水の層が広がってしまうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明はこの点に着目し上記課題を解決する為、特にその構成を請求項１では、加熱手段で加熱された温水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンク上部に連通し高温水を出湯する出湯管と、前記貯湯タンク底部に連通し貯湯タンクに給水を補給する給水管と、前記貯湯タンク内の底部で貯湯タンクと給水管の接続部分の上方に設け、給水管から貯湯タンク内に給水される水が衝突する邪魔板を設けた貯湯式給湯装置に於いて、前記邪魔板はその全外周部分が貯湯タンク内と接するように設けられると共に、邪魔板の中心側には内側給水口が同心円状に複数設けられ、更にその内側給水口の外周側には内側給水口と対になるように外側給水口が同心円状に複数設けられ、前記内側給水口の開口と外側給水口の開口が向かい合うように、内側給水口の開口が邪魔板の反中心方向に向かって形成され、外側給水口の開口が邪魔板の中心方向に向かって形成されているものである。
【０００９】
又請求項２に係る貯湯式給湯装置では、特にその構成を請求項１において、前記内側給水口と外側給水口は、貯湯タンクの上方に向かって凸形状に形成されたものである。
【００１０】
又請求項３に係る貯湯式給湯装置では、特にその構成を請求項１において、前記内側給水口と外側給水口は、貯湯タンクの上方に向かって半ドーム状に形成されたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の請求項１によれば、邪魔板の中心側には内側給水口が同心円状に複数設けられ、更にその内側給水口の外周側には内側給水口と対になるように外側給水口が同心円状に複数設けられ、前記内側給水口の開口と外側給水口の開口が向かい合うように、内側給水口の開口が邪魔板の反中心方向に向かって形成され、外側給水口の開口が邪魔板の中心方向に向かって形成されているので、内側給水口の開口から流れた低温の水道水と外側給水口の開口から流れた低温の水道水が衝突し合って互いに勢いを弱められながら、上方に向かって緩やかに流れ、それにより、貯湯タンクの上部の高温の湯水と貯湯タンクの下部の低温の水道水との境界面が混じり合うのが少なくなって、境界面の幅が大きくなるのを防止でき、貯湯タンクの上部の高温の湯水量が中温になることで減少してしまうのを少なくして高温水を高温水のまま最後まで良好に給湯することが出来るものである。
【００１２】
また、邪魔板はその全外周部分が貯湯タンク内と接するように設けられるので、邪魔板と貯湯タンクとの間に隙間はなく、貯湯タンクの底部から上部に向かって流れている低温の水道水は、全て邪魔板に形成された内側給水口の開口か、外側給水口の開口を通過して貯湯タンク上部に流れていくもので、給水管から貯湯タンク内に供給された水がそのまま貯湯タンク底部から上部に向かって流れることがなく、邪魔板の内側給水口か外側給水口を必ず通過し、確実に給水管から貯湯タンク内に供給された水の勢いを弱めることができるものである。
【００１３】
又本発明の請求項２に記載の貯湯式給湯装置によれば、請求項１に於いて、前記内側給水口と外側給水口は、貯湯タンクの上方に向かって凸形状に形成されたので、内側給水口の開口から流れた低温の水道水と外側給水口の開口から流れた低温の水道水が、内側給水口及び外側給水口の凸形状に案内されて、より確実に衝突し合い、それにより衝突しない水を無くして全ての水が互いに勢いを弱められながら、上方に向かって緩やかに流れ、それにより、貯湯タンクの上部の高温の湯水と貯湯タンクの下部の低温の水道水との境界面が混じり合うのが少なくなって、境界面の幅が大きくなるのを防止でき、貯湯タンクの上部の高温の湯水量が中温になることで減少してしまうのを少なくして高温水を高温水のまま最後まで良好に給湯することが出来るものである。
【００１４】
又本発明の請求項３に記載の貯湯式給湯装置によれば、請求項１に於いて、前記内側給水口と外側給水口は、貯湯タンクの上方に向かって半ドーム状に形成されたので、内側給水口の開口から流れた低温の水道水と外側給水口の開口から流れた低温の水道水が、内側給水口及び外側給水口の半ドーム状に案内されて、より確実に衝突し合い、それにより衝突しない水を無くして全ての水が互いに勢いを弱められながら、上方に向かって緩やかに流れ、それにより、貯湯タンクの上部の高温の湯水と貯湯タンクの下部の低温の水道水との境界面が混じり合うのが少なくなって、境界面の幅が大きくなるのを防止でき、貯湯タンクの上部の高温の湯水量が中温になることで減少してしまうのを少なくして高温水を高温水のまま最後まで良好に給湯することが出来るものである。
【００１５】
更に内側給水口の開口から流れた低温の水道水と外側給水口の開口から流れた低温の水道水が半ドーム状の形状により一部が下向きに方向を変え、それにより内側給水口及び外側給水口から上方に向かう低温の水道水が減少し、低温の水道水が大きな水流又は水の固まりとなって上昇することが阻止され、温水と水との境界面が破壊されるのを防止するものである。
【００１６】
更に内側給水口の開口から流れた低温の水道水と外側給水口の開口から流れた低温の水道水が半ドーム状の形状により一部が邪魔板の上面側に衝突することで、貯湯タンクの上部に向かう勢いが減少し、ゆっくりした速度で貯湯タンクの上部に向かって流れていくと共に、内側給水口の開口から流れた低温の水道水と外側給水口の開口から流れた低温の水道水が衝突し合ったところに向かって流れていくことで、内側給水口の開口から流れた低温の水道水と外側給水口の開口から流れた低温の水道水が衝突した後の水と、邪魔板の上面側に衝突した水とが干渉し合い、よりゆっくりした速度で貯湯タンクの上部に向かって流れていくものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明に係る発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
１は円筒状の貯湯タンクで、ヒーポン室外機から成る加熱手段２を利用し、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯に湯水を沸き上げて貯湯するものであり、底部には給水を補給する給水管３が接続し、上部には貯湯した高温水を給湯栓（図示せず）等に出湯する出湯管４が接続されている。
【００１８】
５は一方に出湯管４を、他方には給水管３から分岐した給水バイパス管６を、中央には給湯管７が接続した電動三方弁から成る混合弁で、出湯管４からの高温水と給水バイパス管６からの給水とを混合して、設定された給湯温度となるようにして供給する混合弁であり、出湯温度と給水温度と設定温度から、出湯管４の開度と給水バイパス管６の開度を調整するフィードフォワード制御するものである。
【００１９】
８は給水バイパス管６に備えられ給水温度を検知する給水サーミスタを兼ねる温度センサで、給湯時には給水温度を検知して混合弁５の開度を調整するものであり、又貯湯タンク１内の湯水境界層が、混合弁５より下方に位置する状態で、給湯停止して混合弁５を出湯管４と給水バイパス管６が連通する開度とした時に、貯湯タンク１内の高温水が釣り合おうとして直下対流を起こし、給水バイパス管６まで流入してしまう時には、この混合水温度を検知し、所定温度以上で水側である給水バイパス管６側を１００％開口状態に混合弁５を駆動させ、後は上記のフィードフォワード制御で混合弁５を制御するようにしたものである。
【００２０】
９は貯湯タンク１と加熱手段２とを湯水が循環可能に接続する往き管１０と戻り管１１と循環ポンプ１２とで構成された循環回路である。
１３、１４、１５、１６は貯湯タンク１外周面の上下に備えられた貯湯温度センサであり、１７は給水管３途中に設けられた減圧弁であり、１８は出湯管４に備えられた圧力逃がし弁である。
【００２１】
１９はマイコンから成る制御回路で、入力側には、リモコン（図示せず）の温度設定部２０と、最上位置の貯湯温度センサ１３が出湯温度センサとして接続すると共に、温度センサ８が給水温度センサ及び混合水温度センサとして接続し、更に給湯管７に備えられ湯水の流れを検知することにより給湯の開始／停止を検知するフローセンサ２１が接続され、出力側には、混合弁５のステップモータ駆動量を制御することで、該混合弁５の開度を調整するようにしたものである。
【００２２】
２２は略円板状の邪魔板で、円板の全円周部分が貯湯タンク１と接するように貯湯タンク１内の下部に設けられ、円板の中心側には内側給水口２３が同心円状に複数設けられ、更にその内側給水口２３の外周側には内側給水口２３と対になるように外側給水口２４が同心円状に複数設けらている。
【００２３】
前記内側給水口２３は貯湯タンク１の上方に向かって凸形状、例えば半ドーム状に形成され、開口２５が対向する外側給水口２４に向かって給水が流れるように邪魔板２２の反中心方向に設けられ、前記外側給水口２４は貯湯タンク１の上方に向かって凸形状、例えば半ドーム状に形成され、開口２６が対向する内側給水口２３に向かって給水が流れるように邪魔板２２の中心方向に設けらている。
【００２４】
次にこの一実施形態の作動について説明する。
今、給湯栓を開けて給湯を開始すれば、これをフローセンサ２１が検知し、制御回路１９に温度設定部２０による設定温度を読み込ませ、温度センサ８による給水温度と、貯湯温度センサ１３による出湯温度とによって制御回路１９が演算して混合弁５の開度を決定し、この開度に成るように混合弁５を駆動させ、設定温度の給湯を行うものである。
【００２５】
この時、貯湯タンク１の上部からタンク内の高温の湯水が出湯管４を通って混合弁５に供給されると同時に、貯湯タンク１の底部からタンク内に給水管３を通って低温の水道水が供給される。
【００２６】
貯湯タンク１の底部からタンク内に供給された低温の水道水はその勢いにより貯湯タンク１の底部から上部に向かって流れ、貯湯タンク１下部に設けられた邪魔板２２に到達する。
【００２７】
邪魔板２２はその円板の全円周部分が貯湯タンク１と接しているので、邪魔板２２と貯湯タンク１との間に隙間はなく、貯湯タンク１の底部から上部に向かって流れている低温の水道水は、全て邪魔板２２に形成された内側給水口２３の開口２５か、外側給水口２４の開口２６を通過して貯湯タンク１上部に流れていくものである。
【００２８】
この時、邪魔板２２の内側給水口２３及び外側給水口２４が形成されていないところに流れた低温の水道水は、邪魔板２２に当たって下向きに方向を変えて勢いが弱まり、邪魔板２２の内側給水口２３及び外側給水口２４が形成されているところに流れた低温の水道水は、半ドーム状の形状により一部が下向きに方向を変え、他の一部が内側給水口２３の開口２５から外側給水口２４に向かって流れ、叉、外側給水口２４の開口２６から内側給水口２３に向かって流れるものである。
【００２９】
それにより邪魔板２２の内側給水口２３及び外側給水口２４が形成されているところに流れた低温の水道水の一部が下向きに方向を変えることで、内側給水口２３及び外側給水口２４から上方に向かう低温の水道水が減少し、低温の水道水が大きな水流又は水の固まりとなって上昇することが阻止され、温水と水との境界面が破壊されるのを防止するものである。
【００３０】
そして内側給水口２３の開口２５から外側給水口２４に向かって流れた低温の水道水と、外側給水口２４の開口２６から内側給水口２３に向かって流れた低温の水道水とは、内側給水口２３と外側給水口２４が半ドーム状の形状をし、更にそれぞれの開口２５と開口２６とが対向していることにより、開口２５から流れた低温の水道水の一部と開口２６から流れた低温の水道水の一部が衝突し合って互いに勢いを弱められながら、上方に向かって緩やかに流れるものであり、叉その低温の水道水の他の一部が邪魔板２２の上面側に衝突することで、貯湯タンク１の上部に向かう勢いが減少し、ゆっくりした速度で貯湯タンク１の上部に向かって流れていくものである。
【００３１】
それにより、貯湯タンク１の上部の高温の湯水と貯湯タンク１の下部の低温の水道水との境界面が混じり合うのが少なくなって、境界面の幅が大きくなるのを防止でき、貯湯タンク１の上部の高温の湯水量が中温になることで減少してしまうのを少なくして高温水を高温水のまま最後まで良好に給湯することが出来るものである。
【００３２】
尚、この一実施形態では内側給水口２３及び外側給水口２４を半ドーム状の形状としたが、これに限定されることなく、例えば邪魔板２２を厚くしてそれに斜めに孔を形成して内側給水口２３及び外側給水口２４を設け、それぞれの給水口を通過した低温の水道水がぶつかり合うようにしてもよい。
【００３３】
更にこの実施形態では、ヒ−トポンプ式の給湯機で説明したが、これに限定されることなく、電気ヒ−タを加熱手段とした電気温水器でも同様な効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の一実施例を付した貯湯式給湯装置を示す概略説明図。
【図２】同要部電気回路のブロック図。
【図３】同邪魔板の斜視図。
【図４】同概略図。
【符号の説明】
【００３５】
１  貯湯タンク
２  加熱手段
３  給水管
４  出湯管
２２  邪魔板
２３  内側給水口
２４  外側給水口
２５  開口
２６  開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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