(57)【要約】【課題】貯湯式給湯装置において、風呂追い焚きや暖房の熱負荷が変動した場合、貯湯タンク内の温水の温度成層状態が崩れ、給湯や風呂追い焚き、あるいは暖房に必要とされる温度の温水を安定して供給できなくなる。【解決手段】貯湯タンク２から熱源機３に送られ、熱源機３で加熱された温水を全て暖房用熱交換器４または風呂用熱交換器５を経由することなく貯湯タンク２上部に戻す構成としたものであり、熱源機で過熱された温水は全て、暖房用熱交換器や風呂用熱交換器を通過することなく貯湯タンク上部へ戻るため、暖房や風呂追い焚きの熱負荷が変動する場合であっても、その影響を受けることはなく、貯湯タンク内の温度成層状態が崩れることがないため、要求される温度の温水を給湯、風呂、暖房に対して安定して供給し続けることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクと、前記貯湯タンクから送られた温水を加熱する熱源機と、暖房用熱交換器または風呂用熱交換器とを備え、前記熱源機で加熱された温水は全て前記暖房用熱交換器または前記風呂用熱交換器を経由せずに直接前記貯湯タンク内の上部に戻し、前記貯湯タンク内の上部の温水を前記暖房用熱交換器または前記風呂用熱交換器に送るように構成した貯湯式給湯装置。
【請求項２】
排熱を利用して前記貯湯タンク内の下部から送られた温水を加熱して前記貯湯タンクに戻すための排熱回収用熱交換器を備え、前記熱源機から前記貯湯タンクに戻される温水の温度は前記排熱回収用熱交換器から前記貯湯タンクに戻される温水の温度より高く、前記排熱回収用熱交換器から戻される温水は前記熱源機から戻される温水よりも低い高さの前記貯湯タンク内の中間部に戻される請求項１記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】
前記貯湯タンク上部より前記暖房用熱交換器または前期風呂用熱交換器へ温水を送るため温水循環往路と、前記暖房用熱交換器または前記風呂用熱交換器を通過した温水を前記貯湯タンク中間部または前記貯湯タンク下部のどちらかを選択して戻す温水循環復路とを備え、前記貯湯タンクへ戻される温水は前記熱源機から前記貯湯タンクへ戻される温水よりも低い高さの前記貯湯タンク内の中間部または前記貯湯タンク下部に戻される請求項１または２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、ガス発電、燃料電池などの発電部の発電により発生した排熱を貯湯タンクに貯湯し、貯湯タンクに貯湯した温水を、給湯や風呂の追い焚き、さらには暖房に使用することを目的とした貯湯式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガス発電、燃料電池などの発電部の発電により発生した排熱を貯湯タンクに貯湯し、給湯や風呂の追い焚き、さらには暖房に使用することを目的とした貯湯式給湯装置が開発されている。この種の貯湯式給湯装置は、貯湯タンクに貯湯されている温水が給湯や風呂の追い焚き、或いは暖房機が必要とする温水温度よりも低い場合は熱源機によって貯湯タンクの温水を加熱する。このような貯湯式給湯装置は例えば特許文献１に記載されているようなものがある。
【０００３】
図２に示すように特許文献１に記載された従来の貯湯式給湯装置では、貯湯タンク１４下部より熱回収循環経路に送られた温水は、発電部１５０が発電することにより発生した排熱により熱回収用熱交換器１５４で加熱され、貯湯タンク１４天井部へ戻されるよう構成されている。貯湯タンク天井部より貯湯された温水は、使用者の要求に応じて、貯湯タンク１４上部に接続された給湯経路４６や、バーナ循環経路７６に送られ、給湯や風呂の追い焚き、或いは暖房に使用される。
【０００４】
貯湯タンク１４へ貯湯されている温水の温度が、給湯や暖房機が必要とする温水温度より低い場合には、貯湯タンク１４よりバーナ部６８へ温水が送られ、バーナ部６８で加熱された温水は暖房用熱交換器１１４を経由し、貯湯タンク１４天井部へ送られる構成とされている。このような構成とすることで、貯湯タンク１４内に貯湯されている温水温度が低い場合でも、給湯や暖房といった複数の目的を達成することが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３２２０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、給湯、風呂、暖房が同時に使用されている場合、風呂や暖房の熱負荷が変動すると、風呂用熱交換器や暖房用熱交換器を経由し貯湯タンクへ戻される温水の温度が変動することにより貯湯タンク内部の温度成層状態が崩れ、給湯、風呂、暖房経路に安定した温水を供給できなくなるという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、給湯や風呂の追い焚き、さらには暖房といった複数の目的に、貯湯タンクで貯湯された温水や、熱源機で加熱された温水を使用する貯湯式給湯装置において、暖房や風呂の熱負荷が変動しても、給湯、暖房、風呂を安定して使用することができる貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の貯湯式給湯装置は、貯湯タンクから送られた温水を熱源機で加熱し、その温水の全てを暖房用熱交換器または風呂用熱交換器を経由せずに貯湯タンク上部へ戻す構成としたものである。
【０００９】
上記発明によれば、熱源機で過熱された温水は全て、暖房用熱交換器や風呂用熱交換器を通過することなく貯湯タンク上部へ戻るため、暖房や風呂追い焚きの熱負荷が変動する場合であっても、その影響を受けることはなく、貯湯タンク内の温度成層状態が崩れることがないため、要求される温度の温水を給湯、風呂、暖房に対して安定して供給し続けることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の貯湯式給湯装置によれば、暖房や風呂追い焚きの熱負荷が変動する場合においても、給湯、風呂、暖房で要求される温度の温水を供給し続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１ないし形態３における貯湯式給湯装置の構成図
【図２】従来の貯湯式給湯装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第１の発明は貯湯タンクから熱源機に送られ、熱源機で加熱された温水は全て暖房用熱交換器または風呂用熱交換器を経由することなく貯湯ユニット上部に戻すことにより、暖房や風呂追い焚きの熱負荷の影響を受けることがなく、貯湯タンク内の温度成層状態を維持することができ、貯湯タンク内の温水は給湯、風呂、暖房に必要とされる温水温度を下回ることがない。これにより、給湯、風呂、暖房へ安定した温度の湯を供給し続けることができる。
【００１３】
第２の発明は、特に、第１の発明において、貯湯タンク下部より発電部に送られた温水を加熱し、貯湯タンクに温水を戻す位置を、熱源機で加熱された温水が貯湯タンクに戻る位置より低い貯湯タンク中間部とし、さらに、熱源機で加熱された温水温度は、貯湯タンク中間部に戻される温水温度より高い温度とすることにより、発電による排熱を利用して貯湯タンク内の温水を過熱している場合であっても、貯湯タンク内の温度成層状態を維持することができ、貯湯タンク上層部の温水は給湯、風呂、暖房に必要とされる温水温度を下回ることがない。これにより、給湯、風呂、暖房へ安定した温度の湯を供給し続けることができる。
【００１４】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、貯湯タンク上部より暖房用側熱交換器または風呂用熱交換器を経由した温水を、熱源機で加熱された温水が貯湯タンクに戻る位置より低い貯湯タンク中間部または貯湯タンク下部へ戻すことにより、暖房や風呂追い焚きの熱負荷が変動した場合でも貯湯タンク内の温度成層状態を維持することができ、貯湯タンク上層部の温水は給湯、風呂、暖房に必要とされる温水温度を下回ることがない。これにより、給湯、風呂、暖房へ安定した温度の湯を供給し続けることができる。
【００１５】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯装置の構成図である。以下、図１に基づいて説明する。基本構成としてガス発電や燃料電池などの発電を行う発電部１、発電により発生する排熱を回収し貯湯する貯湯タンク２、貯湯タンク２より送られる温水を熱交換することによって加熱する排熱回収用熱交換器４、貯湯タンク２に貯湯された温水が給湯などに必要な温水温度より低い場合に、貯湯された温水を過熱する熱源機３、貯湯タンク２に貯湯された温水を用い、暖房用熱媒体と熱交換を行うための暖房用熱交換器４、同じく風呂用熱媒体と熱交換を行うための風呂用熱交換器５を設けている。
【００１７】
給湯栓６が開かれた場合には、給水経路８に接続されている給水水量検出手段である給水水量センサ１０が水の流れを検知し、貯湯ユニットコントローラ１１へ信号を送る。ここで貯湯ユニットコントローラ１１によって給湯が使用されているか否かが判断される。
【００１８】
貯湯ユニットコントローラ１１によって給湯が使用されていると判断された場合、貯湯タンク２に貯湯された温水は湯タンク２上部に接続された給湯経路７を経由し、給水経路８より分岐され給湯経路７に接続された給湯給水経路９より送られる水道水と混合され給湯栓６へと導かれる。
【００１９】
給湯栓６へ導かれる温水の混合水量割合は、貯湯ユニットコントローラ１１が、リモコン１２より送られる使用者が要求する給湯温度の信号および給湯経路７に取り付けられた第１給湯サーミスタ５０の温度信号、給水経路８に取り付けられた給水サーミスタ５１の温度信号、さらには給水水量センサ１０の検出水量により、給湯栓６へ導かれる混合された温水温度が、使用者の要求する給湯温度となるように給湯水量制御１３および給水水量制御１４を制御し、混合される水量配分が調整される。
【００２０】
リモコン１２を使用者が操作し、貯湯ユニットコントローラ１１が暖房または風呂追い焚きの信号を受けた場合、温水循環往路１６に取り付けられた温水循環可変ポンプ１５を駆動させる。さらには貯湯ユニットコントローラ１１が受けた信号が暖房の場合には暖房用熱交換器４下流側の暖房温水循環復路１７ａに取り付けられた暖房温水循環制御弁１８を開き、貯湯ユニットコントローラ１１が受けた信号が風呂追い焚きの場合には風呂用熱交換器５下流側の風呂温水循環復路１７ｂに取り付けられた風呂温水循環電磁弁１９が開くことにより、貯湯タンク２上部に接続された温水循環往路１６に貯湯タンク２へ貯湯されている温水が流出する。
【００２１】
温水循環往路１６へ流出した温水は、温水循環往路１６より分岐された暖房温水循環往路１６ａまたは風呂温水循環往路１６ｂへ導かれ、暖房用熱交換器４または風呂用熱交換器５により熱交換される。暖房用熱交換器４または風呂用熱交換器５により熱交換された温水は暖房温水循環復路１７ａまたは風呂温水循環復路１７ｂを経由し、温水循環復路１７へ導かれる。温水循環復路１７へ導かれた温水は貯湯タンク２へ戻される。
【００２２】
貯湯タンク２に貯湯されている温水が給湯や風呂、さらには暖房で必要とされる温水温度より低い場合、貯湯タンク２に貯湯されている温水を熱源機３で加熱する。貯湯タンク２へ貯湯されている温水が、給湯や風呂、さらには暖房で必要とされる温水温度より低いと貯湯ユニットコントローラ１１が判断した場合、貯湯ユニットコントローラ１１の信号により熱源循環可変ポンプ２５が駆動する。熱源循環可変ポンプ２５が駆動すると、貯湯タンク２中間部に接続された熱源循環中間往路２７ａまたは貯湯タンク２下部に接続された熱源循環下部往路２７ｂを経由し熱源循環往路２７に貯湯タンク２内部の温水が導かれる。熱源循環往路２７は熱源機３へ接続されており、熱源循環往路２７へ導かれた貯湯タンク２内部の温水は熱源機３で、給湯や風呂、さらには暖房で必要とされる温水温度以上に加熱され熱源循環復路２８を経由し貯湯タンク２上部へ戻される。
【００２３】
かかる形態によれば、熱源機３で加熱された温水は全て、暖房用熱交換器４や風呂用熱交換器５を経由することなく貯湯タンク２上部に戻されるため、給湯や風呂追い焚き、或いは暖房のために貯湯タンク２内に貯湯されていた温水の温度を下回ることがなく、貯湯タンク２内の温水の温度成層状態を維持することができ、貯湯タンク２内の温水は給湯、風呂、暖房に必要とされる温水温度を下回ることがない。これにより給湯、風呂、暖房へ安定した温度の湯を供給し続けることができる。
【００２４】
（実施の形態２）
図１は、本発明の実施の形態２における貯湯式給湯装置の構成図である。図１において発電部１は排熱回収用熱交換器２０、排熱循環ポンプ２１を備えている。発電部１は、排熱循環ポンプ２１を駆動させることにより貯湯タンク２内部の温水を、貯湯タンク２下部に接続された排熱回収循環往路２２を経由し、排熱回収用熱交換器２０に送る。排熱回収用熱交換器２０に送られた温水は、発電部１が発電を行うことにより発生する排熱を利用し排熱回収用熱交換器２０により加熱される。排熱回収用熱交換器２０により加熱された温水は排熱回収循環復路２３を経由し貯湯タンク２中間部に戻される。
【００２５】
この時、貯湯タンク２中間部へ戻される温水温度は、熱源機３で加熱され貯湯タンク２に戻される温水温度より低く、さらには、熱源機３で加熱され貯湯タンク２に戻される位置より低い位置に排熱回収用熱交換器２０で加熱された温水が戻るように排熱回収循環復路２３が貯湯タンク２中間部に接続されている。
【００２６】
かかる形態によれば、発電部１内部に設けられた排熱回収用熱交換器２０により加熱され、貯湯タンク２に戻される温水温度が、給湯や風呂追い焚き、或いは暖房に必要とされる温水温度よりも低い温度の場合であっても、発電部１より貯湯タンク２に戻される温水は、排熱回収循環復路２３が接続された貯湯タンク２中間部より上層部に温度成層された温水の温度成層状態を崩すことがなく、貯湯タンク２上層部の温水は給湯、風呂、暖房に必要とされる温水温度を下回ることがない。これにより安定した温度の温水を給湯、風呂、暖房へ供給し続けることができる。
【００２７】
（実施の形態３）
図１は、本発明の実施の形態３における貯湯式給湯装置の構成図である。図１において、実施の形態１と同じくリモコン１２を使用者が操作し、貯湯ユニットコントローラ１１が暖房または風呂追い焚きの信号を受けた場合、温水循環往路１６に取り付けられた温水循環可変ポンプ１５を駆動させる。貯湯タンク２上部より温水循環往路１６へ流出した温水は暖房用熱交換器４または風呂用熱交換器５を経由し、温水循環復路１７へ導かれる。温水循環復路１７へ導かれた温水は、貯湯タンク２中間部に接続されたタンク中間循環復路１７ｃまたは貯湯タンク２下部に接続されたタンク下部循環復路１７ｄに分岐され、貯湯タンク２中間部または貯湯タンク２下部へ戻される。
【００２８】
この時、温水循環復路１７に導かれた温水は温水循環復路１７に取り付けられた温水循環復路サーミスタ２４で検出される温水温度により貯湯ユニットコントローラ１１によって貯湯タンク２中間部または貯湯タンク２下部のどちらかに戻るよう選択される。温水循環復路サーミスタ２４で検出される温水温度が比較的低い場合には貯湯ユニットコントローラ１１の信号により温水循環経路を切り換える手段である温水循環経路切替弁２９が駆動することによって温水循環復路１７を流れる温水は貯湯タンク２下部に戻され、温水循環復路サーミスタ２４で検出される温水温度が比較的高い場合には貯湯ユニットコントローラ１１の信号により温水循環経路切替弁２９が駆動することによって貯湯タンク２中間部へ戻される。
【００２９】
ここで、貯湯タンク２中間部または貯湯タンク２下部に戻される温水は、熱源機３で加熱され貯湯タンク２に戻される位置より低い高さの貯湯タンク内の位置に戻される。
【００３０】
かかる形態によれば、給湯と暖房または風呂追い焚きが同時に使用されている場合、暖房または風呂追い焚きの熱負荷が変動し、貯湯タンク２へ戻る暖房用熱交換器４または風呂用熱交換器５を通過した温水の温度が変動した場合であっても、貯湯タンク２中間部に接続されたタンク中間循環復路１７ｃより高い位置の貯湯タンク２上層部に温度成層された温水の温度成層状態を崩すことがなく、貯湯タンク２上層部の温水は給湯、風呂、暖房に必要とされる温水温度を下回ることがない。これにより安定した温度の温水を給湯、風
呂、暖房へ供給し続けることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の貯湯式給湯装置によれば、暖房や風呂追い焚きの熱負荷が変動した場合においても、要求される温度の温水を供給し続けることができる給湯装置を提供するものである。
【符号の説明】
【００３２】
１  発電部（ガス発電、燃料電池）
２  貯湯タンク
３  熱源機
４  暖房用熱交換器
５  風呂用熱交換器
６  給湯栓
７  給湯経路
８  給水経路
９  給湯給水経路
１０  給水水量センサ（給水水量検出手段）
１１  貯湯ユニットコントローラ
１２  リモコン
１３  給湯水量制御
１４  給水水量制御
１５  温水循環可変ポンプ
１６  温水循環往路
１６ａ  暖房温水循環往路
１６ｂ  風呂温水循環往路
１７  温水循環復路
１７ａ  暖房温水循環復路
１７ｂ  風呂温水循環復路
１８  暖房温水循環制御弁
１９  風呂温水循環電磁弁
２０  排熱回収用熱交換器
２１  排熱循環ポンプ
２２  排熱回収循環往路
２３  排熱回収循環復路
２４  温水循環復路サーミスタ
２５  熱源循環可変ポンプ
２７  熱源循環経路
２７ａ  熱源循環中間往路
２７ｂ  熱源循環下部往路
２８  熱源循環復路
２９  温水循環経路切替弁（温水循環経路切り換え手段）
５０  第１給湯サーミスタ
５１  給水サーミスタ
【図１】
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【図２】
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