(57)【要約】【課題】湯水の利用効率および湯の沸上げで発生した熱の利用効率を高め易い貯湯式給湯装置を得ること。【解決手段】所定の給水圧の水を給水管路２０から貯湯タンク１１に供給し、貯湯タンクに供給された水を熱源機１０で湯に沸き上げて貯湯タンクに貯留し、貯留タンクに貯留された湯を給湯管路５０により所定の給湯先に供給する貯湯式給湯装置１００Ａを構成するにあたり、湯の沸上げに伴って貯湯タンクに生じる余剰水を容量可変バッファタンク６０Ａに貯留し、該容量可変バッファタンクには、内圧が所定の圧力を超えたか否かに応じて容量を増減させて余剰水の貯留および貯留した余剰水の送水を行うことができる機能をもたせる。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の給水圧の水を給水管路から貯湯タンクに供給し、貯湯タンクに供給された水を熱源機で湯に沸き上げて貯湯タンクに貯留し、貯留タンクに貯留された湯を給湯管路により所定の給湯先に供給する貯湯式給湯装置において、
前記貯湯タンクの内圧が所定の第１の圧力より高くなると開弁して、貯湯タンクの上部に接続されたオーバーフロー管を介して余剰水を排出する圧力逃し弁と、
前記熱源機により湯の沸上げが開始されて前記圧力逃し弁が開弁した後に、前記貯湯タンクから所定の第２の圧力以上で前記第１の圧力より低い圧力範囲の余剰水の供給を受けて貯留し、前記給湯管路に供給するバッファタンクと、
を備えることを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
所定の給水圧の水を給水管路から貯湯タンクに供給し、貯湯タンクに供給された水を熱源機で湯に沸き上げて貯湯タンクに貯留し、貯留タンクに貯留された湯を給湯管路により所定の給湯先に供給する貯湯式給湯装置において、
前記貯湯タンクの内圧が所定の第１の圧力より高くなると開弁して、貯湯タンクの上部に接続されたオーバーフロー管を介して余剰水を排出する圧力逃し弁と、
前記給水管路から分岐した給水分岐管路の水と前記給湯管路の湯を混合し、混合水を前記所定の給湯先に出力する混合弁と、
前記貯湯タンクに接続されたバッファ水入力管路に配され、前記余剰水の温度が所定の温度になると開弁する止水弁と、
該止水弁を経由して前記バッファ水入力管路から流出する湯水を貯留するバッファタンクであって、該バッファタンクの内圧が前記給水圧よりも高く前記第１の圧力よりも低い第２の圧力を超えるか否かに応じて容量が増減する容量可変バッファタンクと、
該容量可変バッファタンクの貯留水を前記混合弁へ供給するバッファ水出力管路に配され、前記容量可変バッファタンクから前記混合弁へ一方向に湯水を流すための逆止弁と、
を備えることを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項３】
前記バッファ水入力管路は、
前記給水管路から分岐される第１バッファ水入力管路と、
前記給水管路のうちで前記第１バッファ水入力管路の分岐箇所から前記貯湯タンクまでの区間からなる第２バッファ水入力管路と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項４】
前記バッファ水出力管路は、
前記バッファタンクから前記給水分岐管路に合流する第１バッファ水出力管路と、
前記給水分岐管路のうちで前記第１バッファ水出力管部の合流箇所から前記混合弁までの区間からなる第２バッファ水出力管路と、
を含む、
ことを特徴とする請求項３に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項５】
前記バッファ水入力管路は、
前記オーバーフロー管から分岐される第１バッファ水入力管路と、
前記オーバーフロー管のうちで前記第１バッファ水入力管路の分岐箇所から前記貯湯タンクまでの区間からなる第２バッファ水入力管路と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項６】
前記バッファ水出力管路は、
前記バッファタンクから前記混合弁の上流側で前記給湯管路に合流する第１バッファ水出力管路と、
前記給湯管路のうちで前記第１バッファ水出力管部の合流箇所から前記貯湯タンクまでの区間からなる第２バッファ水出力管路と、
を含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項７】
前記オーバーフロー管の湯温度を検出する温度センサを更に備え、前記止水弁は、前記温度センサの検出温度に基づいて開弁することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つ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、熱源機で沸き上げた湯を貯湯タンクに貯留し、ここから所望の給湯先に給湯する貯湯式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
貯湯タンクに貯留した低温水をヒータやヒートポンプユニット等の熱源機で湯に沸き上げて貯湯タンクに貯留し、ここから所望の給湯先に給湯する貯湯式給湯装置では、湯の沸上げに伴って貯湯タンク内の湯水が体積膨張を起こして貯湯タンクの内圧が上昇するので、貯湯タンクに圧力逃し弁を接続して貯湯タンクの内圧過上昇を防止している。
【０００３】
上記の圧力逃し弁は、貯湯タンクの内圧が所定圧力に達すると開弁して、体積膨張により貯湯タンク内に生じた余剰水（膨張水）を外部に排出する。一般には、貯湯タンクの上部に圧力逃し弁が接続され、貯湯タンク内に生じた膨張水のうちで貯湯タンク上部に滞留している高温の膨張水が外部に排出される。
【０００４】
ただし、熱源機で湯を沸き上げることにより生じた高温の膨張水を外部に排出すると、貯湯式給湯装置での熱および水それぞれの利用効率が低下する。このため、例えば特許文献１に記載された貯湯式給湯装置（ヒートポンプ式給湯暖房装置）では、高温の膨張水を貯湯タンクの外部に排出すると共に低温の膨張水を再利用することで、膨張水の排出に伴う貯湯効率の低下を抑えている。具体的には、貯湯タンクの上部に圧力逃し弁（過圧力逃がし弁）を接続すると共に、床暖房パネルや浴室暖房に用いる湯の循環路の途中に膨張タンクを設け、貯湯タンク内の高温の膨張水が圧力逃し弁から外部に排出されると、貯湯タンク内の低温の膨張水を貯湯タンクの下部から所定時間に亘って膨張タンクに供給して貯留し、該膨張タンク内の膨張水を上記循環路の補給水として利用することで貯湯効率の低下を抑えている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１３８５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された貯湯式給湯装置では、貯湯タンク内の高温の膨張水が圧力逃し弁から外部に排出される際に、貯湯タンク内の低温の膨張水を所定時間、具体的には１０秒間に亘って膨張タンクに供給して貯留している。すなわち、特許文献１の貯湯式給湯装置で膨張タンクに膨張水を貯留するのは、膨張水を外部に排出する際に限られている。このため、膨張タンクでの貯水量は、外部に排出される膨張水の量に比例することになり、湯水の利用効率および湯の沸上げで発生した熱の利用効率を高め難い。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、湯水の利用効率および湯の沸上げで発生した熱の利用効率を高め易い貯湯式給湯装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成する本発明の貯湯式給湯装置は、所定の給水圧の水を給水管路から貯湯タンクに供給し、貯湯タンクに供給された水を熱源機で湯に沸き上げて貯湯タンクに貯留し、貯留タンクに貯留された湯を給湯管路により所定の給湯先に供給する貯湯式給湯装置において、貯湯タンクの内圧が所定の第１の圧力より高くなると開弁して、貯湯タンクの上部に接続されたオーバーフロー管を介して余剰水を排出する圧力逃し弁と、熱源機により湯の沸上げが開始されて圧力逃し弁が開弁した後に、貯湯タンクから所定の第２の圧力以上で第１の圧力より低い圧力範囲の余剰水の供給を受けて貯留し、給湯管路に供給するバッファタンクとを備えるものである。
【０００９】
上記の目的を達成する本発明の他の貯湯式給湯装置は、所定の給水圧の水を給水管路から貯湯タンクに供給し、貯湯タンクに供給された水を熱源機で湯に沸き上げて貯湯タンクに貯留し、貯留タンクに貯留された湯を給湯管路により所定の給湯先に供給する貯湯式給湯装置において、貯湯タンクの内圧が所定の第１の圧力より高くなると開弁して、貯湯タンクの上部に接続されたオーバーフロー管を介して余剰水を排出する圧力逃し弁と、給水管路から分岐した給水分岐管路の水と給湯管路の湯を混合し、混合水を所定の給湯先に出力する混合弁と、貯湯タンクに接続されたバッファ水入力管路に配され、余剰水の温度が所定の温度になると開弁する止水弁と、止水弁を経由してバッファ水入力管路から流出する湯水を貯留するバッファタンクであって、バッファタンクの内圧が給水圧よりも高く第１の圧力よりも低い第２の圧力を超えるか否かに応じて容量が増減する容量可変バッファタンクと、容量可変バッファタンクの貯留水を混合弁へ供給するバッファ水出力管路に配され、容量可変バッファタンクから混合弁へ一方向に湯水を流すための逆止弁とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の貯湯式給湯装置では、圧力逃し弁が開弁した後は、所定の第２の圧力以上で圧力逃し弁が開弁する第１の圧力より低い圧力範囲の余剰水を貯湯タンクからバッファタンクに供給して貯留するので、特許文献１の貯湯式給湯装置に比べて多くの余剰水をバッファタンクに貯留させ易い。その結果として、本発明によれば、貯湯式給湯装置での湯水の利用効率および湯の沸上げで発生した熱の利用効率を高め易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の貯湯式給湯装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の貯湯式給湯装置の一例を示す概略図である。同図に示す貯湯式給湯装置１００は、ヒートポンプユニット１０、貯湯タンクユニット９０Ａ、および制御装置９５を備え、ヒートポンプユニット１０で沸き上げた湯を貯湯タンクユニット９０Ａ内の貯湯タンク１１に貯留し、ここから所定の給湯先に供給する。以下、この貯湯式給湯装置１００の各構成要素について説明する。
【００１３】
上記のヒートポンプユニット１０は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、該圧縮機１で圧縮された冷媒と水との間で熱交換を行う沸上げ用熱交換器３と、膨張弁５と、該膨張弁５で減圧された冷媒と空気との間で熱交換を行う蒸発器７と、これらを環状に接続する循環配管９とによって構成された冷凍サイクルシステムを有し、熱源機として機能する。ヒートポンプユニット１０における冷凍サイクルシステムでは、冷媒が圧縮機１で圧縮されて高温、高圧となった後に沸上げ用熱交換器３で放熱し、膨張弁５で減圧され、蒸発器７で吸熱してガス状態となって圧縮機１に吸入される。この冷凍サイクルシステムは、ユニットケースＵＣ1に納められている。
【００１４】
一方、貯湯タンクユニット９０Ａは、貯湯タンク１１、給水管路２０、沸上げ用循環管路３０、オーバーフロー管４０、圧力逃し弁４５、給湯管路５０、バッファタンク６０、バッファ水入力管路７０、バッファ水出力管路８０、および制御装置９５を有している。
【００１５】
上記の貯湯タンク１１は、給水管路２０から供給される低温水を貯留すると共にヒートポンプユニット１０で沸き上げられた湯を貯留するものであり、常に満水状態に保たれる。貯湯式給湯装置１００の使用時には、貯湯タンク１１内に温度成層が形成される。
【００１６】
給水管路２０は、市水等の低温水を貯湯タンク１１の下部から該貯湯タンクに供給すると共に給湯管路５０にも供給する管路であり、第１給水管路２０ａと、該第１給水管路２０ａから分岐した給水分岐管路である第２給水管路２０ｂと、減圧弁２５とを含んでいる。第１給水管路２０ａは、水道等の水源（図示せず）と貯湯タンク１１の下部とを繋ぐ。該第１給水管路２０ａの途中に減圧弁２５が設けられて、第１給水管路２０ａを流れる上記の低温水を所定の給水圧に減圧する。第２給水管路２０ｂは、減圧弁２５の下流側で第１給水管路２０ａから分岐して、該第１給水管路２０ａと後述する混合弁５５とを繋ぐ。
【００１７】
沸上げ用循環管路３０は、貯湯タンク１１の下部からヒートポンプユニット１０を経由して貯湯タンク１１の上部に達する管路であり、往き管３０ａと戻り管３０ｂと沸上げ用循環ポンプ３５とを含んでいる。往き管３０ａは貯湯タンク１１の下部と沸上げ用熱交換器３とを繋ぎ、戻り管３０ｂは沸上げ用熱交換器３と貯湯タンク１１の上部とを繋ぐ。往き管３０ａの途中に沸上げ用循環ポンプ３５が設けられている。
【００１８】
オーバーフロー管４０は、貯湯タンク１１の上部にその一端が接続されて、湯の沸上げに伴う湯水の体積膨張により貯湯タンク１１内に生じた余剰水の排出流路となる。また、このオーバーフロー管４０は、水温の上昇に伴う溶解度の低下によって湯水から放出される空気や、貯湯タンク１１を低温水で満たす水張り時に貯湯タンク１１内から押し出される空気の排出流路ともなる。
【００１９】
圧力逃し弁４５は、オーバーフロー管４０の途中に設けられて、湯の沸上げに伴う湯水の体積膨張により貯湯タンク１１の内圧、ひいてはオーバーフロー管４０の内圧が減圧弁２５での圧力設定値（給水圧）よりも高い第１の圧力を超えると開弁する。圧力逃し弁４５が開弁する際の上記第１の圧力の値は、貯湯式給湯装置１００のメーカにより適宜選定される。なお、この圧力逃し弁４５は、上記の水張り時には例えば手動で開弁される。
【００２０】
オーバーフロー管４０での圧力逃し弁４５の上流側に、温度センサ４７が設けられている。この温度センサ４７は、オーバーフロー管４０内の余剰水の温度を例えば沸上げ運転の開始時から沸上げ運転の終了時まで検知して、検知結果を制御装置９５に送る。
【００２１】
給湯管路５０は、貯湯タンク１１に貯留された湯を所望の給湯先、例えば浴室や台所の給湯栓、浴槽、温水式床暖房装置（いずれも図示せず）等に供給する管路であり、第１給湯管路５０ａと、第２給湯管路５０ｂと、混合弁５５とを含んでいる。第１給湯管路５０ａは貯湯タンク１１の上部と混合弁５５とを繋ぎ、第２給湯管路５０ｂは混合弁５５と上記の給湯先とを繋ぐ。混合弁５５は、２つの流入口と１つの流出口とを有する電動式の三方弁であり、制御装置９５により動作制御されて、前述した第２給水管路２０ｂを流れる水と第１給湯管路５０ａを流れる湯とを混合し、混合水を第２給湯管路５０ｂを介して給湯先に出力する。
【００２２】
バッファタンク６０は、前述した圧力逃し弁４５が開弁した後に、第２の圧力以上で前述した第１の圧力よりも低い圧力範囲の余剰水の供給を貯湯タンク１１から受けて、該余剰水を貯留する。上記第２の圧力は、給水管路２０から貯湯タンク１１への給水圧よりも高く、値貯湯式給湯装置１００のメーカにより後述の止水弁７５の開弁条件を選定することで設定される。
【００２３】
このバッファタンク６０としては、容量可変のバッファタンクであって、その内圧が上記第２の圧力を超えるか否かに応じて容量が増減するもの、具体的には、その内圧が上記第２の圧力を超えるときには余剰水の供給量に応じて容量が増加し、その内圧が上記第２の圧力以下のときには容量が減少するように変形して貯留水（余剰水）の送出が可能になるものを用いることが好ましい。バッファタンク６０への余剰水の供給および貯留した余剰水の送出を行うために、当該バッファタンク６０にはバッファ水入力管路７０とバッファ水出力管路８０とが接続されている。
【００２４】
上記のバッファ水入力管路７０は、バッファタンク６０に一端が接続され、貯湯タンク１１の下部に他端が接続されて、貯湯タンク１１内に生じた上記の余剰水をバッファタンク６０に導く。このバッファ水入力管路７０は、減圧弁２５の下流側で第１給水管路２０ａから分岐してバッファタンク６０に接続された第１バッファ水入力管路７０ａと、第１給水管路２０ａのうちで第１バッファ水入力管路７０ａの分岐箇所から貯湯タンク１１までの区間からなる第２バッファ水入力管路７０ｂとを含んでいる。第１バッファ水入力管路７０ａには、制御装置９５により動作制御される電動式の止水弁７５が配されている。
【００２５】
バッファ水出力管路８０は、バッファタンク６０に一端が接続され、混合弁５５に他端が接続されて、バッファタンク６０に貯留された余剰水を混合弁５５に導く。このバッファ水出力管路８０は、バッファタンク６０から第２給水管路２０ｂに合流する第１バッファ水出力管路８０ａと、第２給水管路２０ｂのうちで第１バッファ水出力管路８０ａの合流箇所から混合弁５５までの区間からなる第２バッファ水出力管路８０ｂとを含んでいる。第２バッファ水出力管路８０ｂには、バッファタンク６０から混合弁５５へ一方向に湯水を流すための逆止弁８５が配されている。なお、バッファタンク６０が容量固定式のものであるときには、第１バッファ水出力管路８０ａに送水ポンプが設けられる。
【００２６】
貯湯タンクユニット９０Ａを構成する上述の給水管路２０および給湯管路５０をそれぞれ除いた残りの構成部材は、ユニットケースＵＣ2に納められている。給水管路２０および給湯管路５０の各々は、その一部がユニットケースＵＣ2に納められており、残りの部分がユニットケースＵＣ2の外部にまで延在している。
【００２７】
制御装置９５は、上記のユニットケースＵＣ2内に配置された制御装置本体９５ａと、台所や浴室等に配置されて制御装置本体９５ａに有線接続または無線接続されたリモートコントローラ９５ｂとを有している。制御装置本体９５ａは、ヒートポンプユニット１０、沸上げ用循環ポンプ３５、混合弁５５、および止水弁７５に接続され、当該制御装置本体９５ａの入力装置として機能するリモートコントローラ９５ｂからユーザが入力した情報や指令等に応じてこれらの動作を制御する。具体的には、リモートコントローラ９５ｂからユーザが入力した沸上げ開始時刻、沸上げ温度、給湯温度等の情報や、給湯温度変更等の指令あるいは貯湯タンク１１に配置された温度センサ（図示せず）の検知結果等に基づいて、ヒートポンプユニット１０、沸上げ用循環ポンプ３５、または混合弁５５の動作を制御する。また、温度センサ４７の検知結果に基づいて止水弁７５の動作を制御する。
【００２８】
上述の構成を有する貯湯式給湯装置１００は、リモートコントローラ９５ｂからユーザが入力した上述の情報や指令等に基づいて動作する。例えば沸上げ開始時刻になると制御装置９５による制御の下にヒートポンプユニット１０および沸上げ用循環ポンプ３５が起動されて沸上げ運転が開始され、貯湯タンク１１に配置された温度センサの検知結果から所定温度の湯が貯湯タンク１１に所定量貯留されたと判断されるまで継続される。この間、貯湯タンク１１の下部から沸上げ用循環管路３０に低温水が流入し、ヒートポンプユニット１０で湯に沸き上げられて貯湯タンク１１の上部から該貯湯タンク１１に戻される。
【００２９】
沸上げ運転が開始されると貯湯タンク１１内の湯水の温度が次第に上昇し、貯湯タンク１１内外で徐々に体積膨張を起こして余剰水が生じるので、貯湯タンク１１の内圧ひいてはオーバーフロー管４０の内圧が上昇すると共に温度センサ４７の検知温度が上昇する。オーバーフロー管４０の内圧が減圧弁２５での圧力設定値（貯湯タンク１１への給水圧）よりも高い前述の第１の圧力より更に高くなると圧力逃し弁４５が開弁して、図２中に実線の矢印Ａで示すように、沸上げ運転の開始前からオーバーフロー管４０内にあって沸上げ運転により昇温した温湯および沸上げ運転で貯湯タンク１１内に生じた余剰水がオーバーフロー管４０を経由して例えば排出口（図示せず）に排出されるようになる。なお、図２においては、図１に示した構成部材と共通する部材に図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してある。
【００３０】
そして、沸上げ運転の開始からある程度時間が経過して貯湯タンク１１内の湯水の温度が更に上昇すると、オーバーフロー管４０を流れる余剰水の温度も上昇して温度センサ４７の検知温度が所定温度以上になり、制御装置９５の制御の下に止水弁７５が開弁する。圧力逃し弁４５が開弁する際の圧力設定値（第１の圧力）の方が減圧弁２５での圧力設定値（給水圧）よりも高いことから、止水弁７５が開弁すると、図３中に実線の矢印Ｂで示すように、貯湯タンク１１内外の余剰水がバッファ水入力管路７０を経由してバッファタンク６０に供給されるようになり、該バッファタンク６０に貯留される。
【００３１】
なお、温度センサ４７の検知温度に係る上記所定温度の値は、例えば３０〜４０℃程度に設定することができ、当該温度の値は貯湯式給湯装置１００のメーカにより予め決定されて制御装置本体９５ａの記憶部（図示せず）に格納される。図３においては、図１に示した構成部材と共通する部材に図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してある。
【００３２】
止水弁７５が開弁して貯湯タンク１１からバッファタンク６０に余剰水が供給されるようになると、貯湯タンク１１からオーバーフロー管４０への余剰水の流入が減少してオーバーフロー管４０の内圧が次第に低下し、圧力逃し弁４５がやがて閉弁する。そして、沸上げ運転が終了すると制御装置９５の制御の下に止水弁７５が閉弁する。
【００３３】
図４は、沸上げ運転が開始されたときに制御装置が止水弁に対して行う動作制御の手順の一例を概略的に示すフローチャートである。同図に示す例では、沸上げ運転が開始されたときに制御装置９５がステップＳ１〜Ｓ５を行って、止水弁７５（図１〜図３参照）の動作を制御する。
【００３４】
最初に行われるステップＳ１では、制御装置９５の制御装置本体９５ａが温度センサ４７（図１〜図３参照）の検知結果を取得する。制御装置本体９５ａが温度センサ４７の検知結果を検出するように貯湯式給湯装置１００（図１〜図３参照）を構成することもできるし、温度センサ４７がその検知結果を制御装置本体９５ａに送るように貯湯式給湯装置１００を構成することもできる。
【００３５】
次いで行われるステップＳ２では、ステップＳ１で取得した上記の検知結果が前述の所定温度以上であるか否かを制御装置本体９５ａが判断する。このステップＳ２で所定温度以上ではないと判断されたときには、ステップＳ１に戻って該ステップＳ１以降を繰り返し、所定温度以上であると判断されたときにはステップＳ３に進む。ステップＳ３では、制御装置９５の制御装置本体９５ａが止水弁７５（図１〜図３参照）を開弁させる。
【００３６】
次に行われるステップＳ４では、沸上げ運転が終了したか否かを制御装置本体９５ａが判断する。このステップＳ４で沸上げ運転が終了していないと判断されたときには当該ステップＳ４を繰り返し、沸上げ運転が終了したと判断されたときにはステップＳ５に進んで制御装置９５の制御装置本体９５ａが止水弁７５を閉弁させて、止水弁７５に対する動作制御を終了する。
【００３７】
このようにして止水弁７５が動作制御される貯湯式給湯装置１００（図１〜図３参照）では、ヒートポンプユニット１０により湯の沸上げが開始され、圧力逃し弁４５が開弁した後に温度センサ４７の検知温度が所定温度以上になると、前述した第２の圧力以上で第１の圧力より低い圧力範囲の余剰水が貯湯タンク１１からバッファタンク６０に供給して外バッファタンク６０に貯留される。上記第２の圧力を例えば給水管路２０から貯湯タンク１１への給水圧よりある程度高い圧力に設定すれば、沸上げ運転で生じた余剰水の多くをバッファタンク６０に貯留させ、その後に再利用することができる。このため、貯湯式給湯装置１００では湯水の利用効率を高め易い。
【００３８】
また、湯の沸上げに伴って生じた余剰水のうちの低温の余剰水をバッファタンク６０に貯留して再利用するので、高温の余剰水をバッファタンク６０に貯留して再利用する場合に比べてバッファタンク６０での放熱量を抑え易く、結果として、沸上げ運転で発生した熱の利用効率を高め易い。沸上げ運転で発生した熱の利用効率を高めることにより、電力使用量を低減させ易くなる。
【００３９】
そして、バッファタンク６０として前述の容量可変バッファタンクを用いれば、当該容量バッファタンクに貯留した余剰水を混合弁５５に供給するにあたって送水ポンプを使用しなくてよくなるので、ランニングコストが抑えられる。以下、バッファタンク６０として容量可変バッファタンクを用いたときの該容量可変バッファタンクの動作について、図５〜図８を参照して詳述する。
【００４０】
図５は、容量可変バッファタンクを備えた貯湯式給湯機の一例での容量可変バッファタンクから給湯管路への貯留水（余剰水）の流れ方向を示す概略図である。同図中に実線の矢印Ｃで示すように、容量可変バッファタンク６０Ａを備えた貯湯式給湯機１００Ａでは、沸上げ運転終了後にユーザが給湯先の給湯栓を開けると容量可変バッファタンク６０Ａがその容量を減少させるように変形して、該容量可変バッファタンク６０Ａに貯留されている貯留水（余剰水）がバッファ水出力管路８０を経由して給湯管路５０、具体的には混合弁５５に供給される。
【００４１】
容量可変バッファタンク６０Ａからバッファ水出力管路８０への送水圧が減圧弁２５での圧力設定値（給水圧）よりも高くなるように当該容量可変バッファタンク６０Ａを構成することにより、第２給水管路２０ｂからの水よりも容量可変バッファタンク６０Ａからの余剰水の方が混合弁５５に優先的に供給されるようになる。なお、図５においては、容量可変バッファタンク６０Ａおよび貯湯式給湯機１００Ａを除き、図１に示した構成部材と共通する部材に図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してある。
【００４２】
図６〜図８は、上記の容量可変バッファタンクの状態変化を概略的に示す断面図である。これらの図に示す容量可変バッファタンク６０Ａは、上端が解放された箱状の筐体本体６１と、該筐体本体６１の上端を閉塞する蓋体６２と、筐体本体６１内に収容された貯水部６５と、筐体本体６１の底と貯水部６５の下面との間に配置されて貯水部６５を弾性支持する作動部６７とを有している。なお、図６〜図８においては、貯水部６５に貯留された余剰水Ｗを判り易くするために、該余剰水Ｗにスマッジングを付している。
【００４３】
上記の貯水部６５はベローズ構造の側壁を有し、側壁にベローズ構造を採用することで容量を可逆的に変化させ得るようにしたものであり、その最大容量は、貯湯タンク１１（図５参照）のタンク容量、湯の最大沸上げ温度、および湯の最大沸上げ量から推測される余剰水の最大容量以上である。
【００４４】
また、上記の作動部６７はコイルバネ、板バネ、ゴム等の弾性部材、あるいは空気バネ等により構成される。この作動部６７は、貯水部６５の内圧が前述の第２の圧力を超えるか否かに応じて当該貯水部６５の容量を可逆的に変化させる。具体的には、バッファ水入力管路７０から貯水部６５への余剰水Ｗの給水圧が上記第２の圧力を超えるときには、余剰水Ｗの供給量の増加に伴って貯水部６５が下方に伸張してその容量を増大させるのを許容し、給湯先の給湯栓および混合弁５５（図５参照）が開にされてバッファ水出力管路８０の内圧および貯水部６５の内圧が上記第２の圧力以下になると、その弾性力（押圧力）により貯水部６５を上方に押し上げて変形させ、当該貯水部６５の容量を減少させる。
【００４５】
このように構成された容量可変バッファタンク６０Ａでは、図６および図７に実線の矢印Ｄで示すように、沸上げ運転の開始からある程度時間が経過して止水弁７５（図５参照）が開弁すると、余剰水Ｗが上記第２の圧力を超える給水圧をもって貯湯タンク１１（図５参照）からバッファ水入力管路７０を経由して貯水部６５に供給され、該余剰水Ｗの供給量の増加に伴って貯水部６５の容量が増大する。沸上げ運転が終了して止水弁７５が閉弁すると、貯水部６５への余剰水Ｗの供給が止まるが、容量可変バッファタンク６０Ａの内圧はユーザが給湯先の給湯栓を開けない限りは上記第２の圧力を超えたままとなる。したがって、ユーザが給湯先の給湯栓を開けない限りは、貯水部６５の容量は減少しない。
【００４６】
ユーザが給湯先の給湯栓を開けると、混合弁５５が開弁してバッファ水出力管路８０の内圧および貯水部６５の内圧が前述のように第２の圧力以下になるので、作動部６７が貯水部６５を上方に押し上げて当該貯水部６５を変形させ、その容量を減少させる。図８中に実線の矢印Ｅで示すように、容量可変バッファタンク６０Ａからバッファ水出力管路８０に余剰水Ｗが送出される。このときのバッファ水出力管路８０への余剰水Ｗの送水圧は、減圧弁２５（図１〜図３参照）での圧力設定値（給水圧）よりも高い。また、バッファ水出力管路８０での余剰水Ｗの逆流は、逆止弁８５（図１〜図３参照）により防止される。これらの結果として、給湯時には、第２給水管路２０ｂ（図５参照）を流れる水よりも容量可変バッファタンク６０Ａの貯留水（余剰水Ｗ）の方が当該給湯の初期段階から優先的に混合弁５５に供給される。
【００４７】
混合弁５５の弁開度を制御装置９５（図５参照）により適宜調節することにより、バッファ水出力管路８０から当該混合弁５５に流入する余剰水Ｗと第１給湯管路５０ａ（図５参照）から当該混合弁５５に流入する湯とにより所定温度の湯を調製することができる。所定温度に調製された湯は、混合弁５５から第２給湯管路５０ｂ（図５参照）に流入して、上記の給湯先に出湯する。例えば容量可変バッファタンク６０Ａに温度センサを設け、該温度センサの検知結果に応じて制御装置９５の制御装置本体９５ａ（図５参照）が混合弁５５での混合比を制御するように貯湯式給湯装置１００Ａ（図５参照）を構成すると、給湯栓から出湯する湯の温度をユーザが所望する給湯温度に制御することが容易になる。
【００４８】
容量可変バッファタンク６０Ａからバッファ水出力管路８０への余剰水Ｗの供給は、貯水部６５の容量の減少により作動部６７から当該貯水部６５に及ぼされる弾性力（押圧力）が低下して余剰水Ｗの送水圧の方が減圧弁２５での圧力設定値（給水圧）よりも低くなると止まる。その後は、第２給水管路２０ｂを流れる水が混合弁５５に供給される。
【００４９】
実施の形態２．
本発明の貯湯式給湯装置では、湯の沸上げに伴って生じた余剰水のうちの高温の余剰水をバッファタンクに貯留して再利用するように構成することもできる。この場合、上記高温の余剰水を貯湯タンクからバッファタンクに供給する専用の管路を設けることもできるし、オーバーフロー管での所定区間を上記高温の余剰水を貯湯タンクからバッファタンクに供給する管路の一部として利用することもできる。
【００５０】
図９は、本発明の貯湯式給湯装置の他の例を示す概略図である。同図に示す貯湯式給湯装置１００Ｂでは、オーバーフロー管４０での圧力逃し弁４５の上流側でバッファ水入力管路７０の第１バッファ水入力管路７０ａが分岐しており、オーバーフロー管４０のうちで第１バッファ水入力管路７０ａの分岐箇所から貯湯タンク１１までの区間が第２バッファ水入力管路７０ｂとして機能する。また、第１バッファ水出力管路８０ａの一端が混合弁５５の上流側で第１給湯管路５０ａに合流し、第１給湯管路５０ａのうちで第１バッファ水出力管路８０ａの合流箇所から混合弁５５までの区間が第２バッファ水出力管路８０ｂとして機能する。
【００５１】
これらの点を除くと、貯湯式給湯装置１００Ｂは、容量可変バッファタンクを備えた図５の貯湯式給湯装置１００Ａと同様の構成を有している。図９に示した各構成部材については、図５に示した構成部材と機能が共通する構成部材に図１または図５で用いた参照符号と同じ参照符号を付して、その説明を省略する。ただし、貯湯タンクユニットには新たな参照符号「９０Ｂ」を付してあり、容量可変バッファタンクには新たな参照符号「６０Ｂ」を付してある。
【００５２】
上述の構成を有する貯湯式給湯装置１００Ｂでは、図５に示した貯湯式給湯装置１００Ａにおけるのと同様に、沸上げ運転が開始されると貯湯タンク１１内外で徐々に余剰水が生じて貯湯タンク１１の内圧、ひいてはオーバーフロー管４０の内圧が上昇すると共に温度センサ４７の検知温度が上昇し、やがて圧力逃し弁４５が開弁して、上記の余剰水がオーバーフロー管４０を経由して例えば排出口（図示せず）に排出されるようになる。
【００５３】
そして、沸上げ運転の開始からある程度時間が経過して貯湯タンク１１内の湯水の温度が更に上昇すると、温度センサ４７の検知温度が所定温度以上になって制御装置９５の制御の下に止水弁７５が開弁し、図９中に実線の矢印Ｆで示すように貯湯タンク１１内外の余剰水がバッファ水入力管路７０を経由して容量可変バッファタンク６０Ｂに供給されるようになり、該容量可変バッファタンク６０Ｂに貯留される。止水弁７５が開弁するとオーバーフロー管４０の内圧が次第に低下し、圧力逃し弁４５がやがて閉弁する。また、沸上げ運転が終了すると、制御装置９５の制御の下に止水弁７５が閉弁し、容量可変バッファタンク６０Ｂへの余剰水の供給が終了する。
【００５４】
この後、ユーザが給湯先の給湯栓（図示せず）を開けると、図９中に一点鎖線の矢印Ｇで示すように、容量可変バッファタンク６０Ｂに貯留されている余剰水が当該容量可変バッファタンク６０からバッファ水出力管路８０を経由して混合弁５５に供給される。図５〜図８を参照して説明した貯湯式給湯装置１００Ａにおけるのと同様の理由から、貯湯式給湯装置１００Ｂでも、給湯時には貯湯タンク１１内の湯よりも容量可変バッファタンク６０Ｂ内の余剰水の方が優先的に混合弁５５に供給される。
【００５５】
したがって、当該貯湯式給湯装置１００Ｂでも、図５〜図８を参照して説明した貯湯式給湯装置１００Ａにおけるのと同様に、湯の沸上げに伴って生じた余剰水の多くを再利用することができる。そして、容量可変バッファタンク６０Ｂに貯留した余剰水を混合弁５５に供給するにあたっては送水ポンプを使用しなくてよいので、ランニングコストが抑えられる。少ないランニングコストの下に水の利用効率を高め易い。
【００５６】
また、容量可変バッファタンク６０Ｂの周囲に断熱材を配置して当該容量可変バッファタンク６０Ｂでの保温性を高めれば、沸上げ運転で発生した熱の利用効率を容易に高めることができる。沸上げ運転で発生した熱の利用効率を高めることにより、電力使用量を低減させ易くなる。
【００５７】
以上、本発明の貯湯式給湯装置について実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明は上述の形態に限定されるものではない。例えば、貯湯タンク内にヒータを配置し、該ヒータを熱源機として用いて貯湯タンク内の低温水を湯に沸き上げるように貯湯式給湯装置を構成することもできる。また、貯湯タンクに貯留した湯を所定の給湯先に給湯する機能の他に、所望の機能、例えば貯湯タンクに貯留した湯を熱源として用いる熱交換器を備え、該熱交換器により浴槽や温水式床暖房装置で用いられて温度低下した湯を再加熱する機能等を付加することもできる。
【００５８】
貯湯タンクに生じた余剰水をバッファタンクに導くバッファ水入力管路は、低温の余剰水をバッファタンクに貯留しようとするときには貯湯タンクの下部にその一端を接続し、高温の余剰水をバッファタンクに貯留しようとするときには貯湯タンクの上部にその一端を接続することが好ましい。当該バッファ水入力管路は、給水管路やオーバーフロー管の一区間を利用して構成する他に、他の管路から独立した専用の管路として構成することもできる。給水管路の一区間を利用してバッファ水入力管路を構成する場合、バッファタンクと給水管路とを繋ぐ第１バッファ水入力管路は、給水管路での減圧弁の下流側の任意の箇所で該給水管路に接続させることができる。同様に、オーバーフロー管の一区間を利用してバッファ水入力管路を構成する場合、バッファタンクとオーバーフロー管とを繋ぐ第１バッファ水入力管路は、オーバーフロー管での減圧弁の上流側の任意の箇所で該オーバーフロー管に接続させることができる。
【００５９】
バッファ水入力管路に設ける止水弁としては、制御装置により動作制御されて開閉する電動式のものの他に、形状記憶合金や形状記憶プラスチック等の形状記憶材料を用いて作製された弁体を備え、貯湯タンク側から弁体に接する湯水の温度が所定温度以上になると当該弁体が変形することで開弁し、貯湯タンク側から弁体に接する湯水の温度が所定温度未満のときには上記の弁体が変形することで閉弁するものを用いることも可能である。なお、上記電動式の止水弁を用いる場合には、オーバーフロー管以外の箇所に設けた温度センサの検知結果、例えば貯湯タンクに設けた温度センサの検知結果に基づいて当該止水弁の動作を制御装置が制御するように貯湯式給湯装置を構成することもできる。
【００６０】
給湯管路に設ける混合弁としては四方弁を用いることもでき、四方弁からなる混合弁を用いた場合には、バッファ水出力管路の一端を当該混合弁に直接接続することができる。本発明の貯湯式給湯装置については、上述した以外にも種々の変形、修飾、組み合わせ等が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の貯湯式給湯装置は、家庭用または業務用の貯湯式給湯装置として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の貯湯式給湯装置の一例を示す概略図である。
【図２】図１に示した貯湯式給湯装置で余剰水が貯湯タンクからオーバーフロー管を経由して排出される際の余剰水の流れ方向を示す概略図である。
【図３】図１に示した貯湯式給湯装置で貯湯タンク内の余剰水がバッファ水出力管路を経由してバッファタンクに供給される際の余剰水の流れ方向を示す概略図である。
【図４】図１に示した貯湯式給湯装置で沸上げ運転が開始されたときに制御装置が止水弁に対して行う動作制御の手順の一例を概略的に示すフローチャートである。
【図５】本発明の貯湯式給湯装置のうちで容量可変バッファタンクを備えたものの一例での容量可変バッファタンクから給湯管路への貯留水（余剰水）の流れ方向を示す概略図である。
【図６】図５に示した貯湯式給湯装置で用いられている容量可変バッファタンクの一状態を概略的に示す断面図である。
【図７】図５に示した貯湯式給湯装置で用いられている容量可変バッファタンクの他の状態を概略的に示す断面図である。
【図８】図５に示した貯湯式給湯装置で用いられている容量可変バッファタンクの更に他の状態を概略的に示す断面図である。
【図９】本発明の貯湯式給湯装置の他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０  ヒートポンプユニット（熱源機）
１１  貯湯タンク
２０  給水管路
２０ａ  第１給水管路
２０ｂ  第２給水管路（給水分岐管路）
２５  減圧弁
３０  沸上げ用循環管路
４０  オーバーフロー管
４５  圧力逃し弁
４７  温度センサ
５０  給湯管路
５０ａ  第１給湯管路
５０ｂ  第２給湯管路
５５  混合弁
６０  バッファタンク
６０Ａ，６０Ｂ  容量可変バッファタンク
６５  貯水部
６７  作動部
７０  バッファ水入力管路
７０ａ  第１バッファ水入力管路
７０ｂ  第２バッファ水入力管路
７５  止水弁
８０  バッファ水出力管路
８０ａ  第１バッファ水出力管路
８０ｂ  第２バッファ水出力管路
８５  逆止弁
９０Ａ，９０Ｂ  貯湯タンクユニット
９５  制御装置
９５ａ  制御装置本体
９５ｂ  リモートコントローラ
１００，１００Ａ，１００Ｂ  貯湯式給湯装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010112603.tif 000009
【図８】
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【図９】
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