(57)【要約】【課題】  高温の膨張水の熱エネルギーを、給水した低温の水を再び沸き上げる際のエネルギーに有効利用することができる貯湯式温水器を提供する。  【解決手段】  本発明では、貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の水を加熱するための加熱手段と、貯湯タンクの底部と給水口を連通連結する給水管と、貯湯タンクの上部と出湯口を連通連結する出湯管と、貯湯タンクの上部と膨張水排出口を連通連結する膨張水排出管と、給水管の途中に設けられ、貯湯タンクに流入する水圧を略一定にするための減圧弁と、膨張水排出管の途中に設けられ、加熱手段により体積膨張した貯湯タンク内の膨張水を排出して前記貯湯タンク内の圧力を略一定にするための逃し弁とを備えた貯湯式温水器において、貯湯タンクの上部から逃し弁に至る間の膨張水排出管と減圧弁から貯湯タンクの底部に至る間の給水管との間で熱交換をさせるための熱交換手段を備えた貯湯式温水器とした。【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、
前記貯湯タンク内の水を加熱するための加熱手段と、
前記貯湯タンクの底部と給水口を連通連結する給水管と、
前記貯湯タンクの上部と出湯口を連通連結する出湯管と、
前記貯湯タンクの上部と膨張水排出口を連通連結する膨張水排出管と、
前記給水管の途中に設けられ、前記貯湯タンクに流入する水圧を略一定にするための減圧弁と、
前記膨張水排出管の途中に設けられ、前記加熱手段により体積膨張した前記貯湯タンク内の膨張水を排出して前記貯湯タンク内の圧力を略一定にするための逃し弁とを、備えた貯湯式温水器において、
前記貯湯タンクの上部から前記逃し弁に至る間の膨張水排出管と前記減圧弁から前記貯湯タンクの底部に至る間の給水管との間で熱交換をさせるための熱交換手段を備えたことを特徴とする貯湯式温水器。
【請求項２】
前記熱交換手段は、前記給水管より供給された水をタンク状の容器に蓄積し、その中に膨張水排出管を通過させることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式温水器。
【請求項３】
前記熱交換手段の中に位置する膨張水排出管は螺旋形状であることを特徴とする請求項２に記載の貯湯式温水器。
【請求項４】
前記熱交換手段の中に位置する膨張水排出管は蛇腹形状であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の貯湯式温水器。
【請求項５】
貯湯タンクと、
前記貯湯タンク内の水を加熱するための加熱手段と、
前記貯湯タンクの底部と給水口を連通連結する給水管と、
前記貯湯タンクの上部と出湯口を連通連結する出湯管と、
前記貯湯タンクの上部と膨張水排出口を連通連結する膨張水排出管と、
前記給水管の途中に設けられ、前記貯湯タンクに流入する水圧を略一定にするための減圧弁と、
前記膨張水排出管の途中に設けられ、前記加熱手段により体積膨張した前記貯湯タンク内の膨張水を排出して前記貯湯タンク内の圧力を略一定にするための逃し弁とを備えた貯湯式温水器において、
前記逃し弁から前記膨張水排出口に至る間の膨張水排出管と前記減圧弁から前記貯湯タンクの底部に至る間の給水管との間で熱交換をさせるための熱交換手段を備えたことを特徴とする貯湯式温水器。
【請求項６】
前記熱交換手段は、前記膨張水排出管より供給された膨張水をタンク状の容器に蓄積し、その中に前記給水管より供給させる水を通過させることを特徴とする請求項５に記載の貯湯式温水器。
【請求項７】
前記熱交換手段の中に位置する給水管は螺旋形状であることを特徴とする請求項６に記載の貯湯式温水器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯式給湯機器に係り、特に貯湯タンクから排出される膨張水の熱交換に関するものである。 
【背景技術】
【０００２】
貯湯式温水器では、貯湯タンク内の水を加熱し温水にする過程で水が体積膨張し、その結果、貯湯タンク内の圧力が上昇する。従来の貯湯式温水器では、予め定められた圧力以上になると、貯湯タンクを保護する為に内部圧力を外部に逃す機構として、弁が解放される逃し弁を設けることによって膨張水を外部に排出する構造としている（例えば、特許文献１の図１参照。）。
【０００３】
しかも逃し弁は、水道水などに含まれる溶存酸素が揮発して貯湯タンクの上部に溜まったこの気体を排出する目的もある為、出湯側と同じ経路に設けられることが多く、従って排出される膨張水の温度は極めて高温である。
【０００４】
例えば、３５Ｌの貯湯タンクに蓄えられた５℃の水を７５℃まで加熱すると、前記３５Ｌの水は、約３６Ｌの温水となり、前記貯湯タンクに入りきらない約１Ｌの温水が利用されずに排出されることとなり、電力に換算すると約８５Ｗを捨てていることとなる。このように、膨張水を外部へ排出すると言うことは、わざわざ加熱した水を捨てることになり、昨今のエコロジーの観点から反する機構である。
【０００５】
この問題を解決するために、特許文献２の図１に見られるように、排出した膨張水を一時貯湯しておき、それをポンプなどで吸出しで出湯経路に戻すものがある。このような場合、本来の目的を果たす為に必要な、膨張水を貯湯しておく機構と、その貯湯しておいた膨張水を出湯経路に戻す為の機構とは別に、出湯経路から膨張水貯湯タンクへの逆流防止機構、減圧弁が故障した時の逃し弁からの膨張水貯湯タンクとは別の排水機構など様々な機構が必要となり、装置が複雑化しすぎるといった問題がある。   
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３７２３１３号公報（第４頁、第１図）
【特許文献２】特開２００７−３３３２２９号公報（第６頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、高温の膨張水の熱エネルギーを、給水した低温の水を再び沸き上げる際のエネルギーに有効利用することができる貯湯式温水器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明によれば、貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の水を加熱するための加熱手段と、前記貯湯タンクの底部と給水口を連通連結する給水管と、前記貯湯タンクの上部と出湯口を連通連結する出湯管と、前記貯湯タンクの上部と膨張水排出口を連通連結する膨張水排出管と、前記給水管の途中に設けられ、前記貯湯タンクに流入する水圧を略一定にするための減圧弁と、前記膨張水排出管の途中に設けられ、前記加熱手段により体積膨張した前記貯湯タンク内の膨張水を排出して前記貯湯タンク内の圧力を略一定にするための逃し弁とを備えた貯湯式温水器において、前記貯湯タンクの上部から前記逃し弁に至る間の膨張水排出管と前記減圧弁から前記貯湯タンクの底部に至る間の給水管との間で熱交換をさせるための熱交換手段を備えたことを特徴とする貯湯式温水器とした。この構成により、熱交換器で膨張水の熱を給水に伝えて温度を上昇させることで、膨張水に蓄えられている熱エネルギーを捨てることなく給水のエネルギーとして温水器内に戻すことができる。
【０００９】
また、請求項２記載の発明によれば、前記熱交換手段は、前記給水管より供給された水をタンク状の容器に蓄積し、その中に膨張水排出管を通過させることとした。これにより、沸き上げ時に、給水管に滞留している給水の容量を、沸き上げが完了するまで排出される膨張水により加熱される熱量に対して適性な量にすることができるため、給水温度が過度に上昇することを防ぐことができる。
【００１０】
また、請求項３記載の発明によれば、請求項２の貯湯式温水器において、前記熱交換手段の中に位置する膨張水排出管は螺旋形状とした。これにより、タンク状の容器の中を通過する膨張水排出管の熱交換面積は変えずに、熱交換器としての全体のサイズをコンパクトにすることが可能となる。
【００１１】
また、請求項４記載の発明によれば、請求項２又は請求項３の貯湯式温水器において、前記熱交換手段の中に位置する膨張水排出管は蛇腹形状とした。これにより、膨張水の熱交換面積はより増加する為、熱交換器としての全体のサイズを更にコンパクトにすることが可能となる。
【００１２】
また、請求項５記載の発明によれば、貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の水を加熱するための加熱手段と、前記貯湯タンクの底部と給水口を連通連結する給水管と、前記貯湯タンクの上部と出湯口を連通連結する出湯管と、前記貯湯タンクの上部と膨張水排出口を連通連結する膨張水排出管と、前記給水管の途中に設けられ、前記貯湯タンクに流入する水圧を略一定にするための減圧弁と、前記膨張水排出管の途中に設けられ、前記加熱手段により体積膨張した前記貯湯タンク内の膨張水を排出して前記貯湯タンク内の圧力を略一定にするための逃し弁とを備えた貯湯式温水器において、前記逃し弁から前記膨張水排出口に至る間の膨張水排出管と前記減圧弁から前記貯湯タンクの底部に至る間の給水管との間で熱交換をさせるための熱交換手段を備えたことを特徴とする貯湯式温水器とした。これにより、熱交換器で膨張水の熱を給水に伝えて温度を上昇させることで、膨張水に蓄えられている熱エネルギーを捨てることなく給水のエネルギーとして温水器内に戻すことができる。しかも、逃し弁以降の膨張水排水管は大気開放されている為、耐圧構造をとる必要が無く、熱交換手段を簡易な構造とすることが可能となる。
【００１３】
また、請求項６記載の発明によれば、請求項４に記載の貯湯式温水器において、前記熱交換手段は、前記膨張水排出管より供給された膨張水をタンク状の容器に蓄積し、その中に前記給水管より供給させる水を通過させることを特徴とするとした。これにより、大気圧において熱交換のために膨張水をタンク状の容器に蓄積することができる為、タンク状容器を簡易な構造で製作することができる。
【００１４】
また、請求項７記載の発明によれば、請求項５に記載の貯湯式温水器において、前記熱交換手段の中に位置する給水管は螺旋形状であることを特徴とするとした。これにより、タンク状の容器の中を通過する給水管の熱交換面積は変えずに、熱交換器としての全体のサイズをコンパクトにすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、本発明の目的は、高温の膨張水の熱エネルギーを、給水した低温の水を再び沸き上げる際のエネルギーに有効利用することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一の実施例を示す構成図である。
【図２】第一の実施例に組み込まれる熱交換部を示す断面図である。
【図３】本発明の第二の実施例を示す構成図である。
【図４】第二の実施例に組み込まれる熱交換部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面により詳細に説明する。
【実施例】
【００１８】
図１は、本発明の第一の実施例を示す貯湯式温水器の構成図である。また、図２は、第一の実施例に組み込まれる熱交換部を示す断面図である。
【００１９】
給水源（図示せず）からの水は、給水口１より貯湯式温水器１００に入り、給水管２を経由して減圧弁３で減圧される。減圧弁３を通過した後、出水管４と給水管５に分岐され、出水管４を通過後、出水口２３を経て混合水栓（図示せず）の水側に給水される。また、給水管５は、熱交換部１０１内の熱交換タンク１５のタンク下部１７に接続され、熱交換部１０１の熱交換タンク１５内部を通過する。その後、熱交換タンク１５のタンク上部１８に接続された給水管６を通り貯湯タンク７に供給され、貯湯タンク７に内蔵された加熱ヒータ８により貯湯タンク７に蓄えられた水は加熱されてお湯となる。そのお湯は出湯管９を通過し、出湯口１０を経て混合水栓（図示せず）のお湯側に給湯される。
【００２０】
熱交換部１０１の熱交換タンク１５の周囲は保温材２１で囲われており、熱交換タンク１５で交換された熱量が外部へ放出するのを最小限に抑えるようにされている。
【００２１】
貯湯タンク７に蓄えられた水が加熱される際には、混合水栓（図示せず）は閉止されており水の流れは無い状態である。この時、貯湯タンク７に蓄えれられた水は、加熱されて体積膨張して高温膨張水となる。この高温膨張水は、出湯管９から分岐された膨張水排出管１１を通り、熱交換部１０１の熱交換タンク１５の内部に設置されている螺旋状の熱交換コイル１６のコイル上部１９から入り、熱交換コイル１６内部を通過し、コイル下部２０に接続されている膨張水排出管１２を経て、逃し弁１３を通り、大気圧に開放されて膨張水排水口１４から外部の排水口（図示せず）に排水される。
【００２２】
沸き上げ時に膨張水は流動しているが、給水は停止した状態である。この為、熱交換部１０１の水側は膨張水が連続して流れてきて供給する熱量を吸収できるだけの容量が必要となる。前述した３５Ｌの貯湯タンクに蓄えられた５℃の水を７５℃まで加熱する場合を考えると、約１Ｌの膨張水が排出される訳であるが、完全に熱交換されたと考えると理論上熱交換タンク１５の容量は膨張水と同じ量の約１Ｌ必要で、その時の熱交換タンク１５内の温度は５℃から７５℃となる。しかしながらこの計算は全くエネルギーロスが無く、完全に熱交換された場合であって、実際には熱交換タンク１５の容量はもう少し小さくても良い。
【００２３】
また、螺旋状の熱交換コイル１６の表面は、熱交換時の表面積を大きくする為に蛇腹形状としたり、ストレート管でも表面をディンプル状とすることが望ましい。
【００２４】
図３は、本発明の第二の実施例を示す貯湯式温水器の構成図である。また、図４は、第二の実施例に組み込まれる熱交換部を示す断面図である。
【００２５】
給水源（図示せず）からの水は、給水口１より貯湯式温水器１００Ａに入り、給水管２を経由して減圧弁３で減圧される。減圧弁３を通過した後、出水管４と給水管５に分岐され、出水管４を通過後、出水口２３を経て混合水栓（図示せず）の水側に給水される。また、給水管５は、熱交換部１０１Ａ内の熱交換コイル１６Ａのコイル下部１７Ａに接続され、熱交換部１０１Ａの熱交換コイル１６Ａ内部を通過する。その後、熱交換コイル１６Ａのコイル上部１８Ａに接続された給水管６を通り貯湯タンク７に供給され、貯湯タンク７に内蔵された加熱ヒータ８により貯湯タンク７に蓄えられた水は加熱されてお湯となる。そのお湯は出湯管９を通過し、出湯口１０を経て混合水栓（図示せず）のお湯側に給湯される。
【００２６】
熱交換部１０１Ａの熱交換タンク１５Ａは保温材２１Ａで囲われており、熱交換タンク１５Ａで交換された熱量が外部へ放出するのを最小限に抑えるようにされている。
【００２７】
貯湯タンク７に蓄えられた水が加熱される際には、混合水栓（図示せず）は閉止されており水の流れは無い状態である。この時、貯湯タンク７に蓄えれられた水は、加熱されて体積膨張して高温膨張水となる。この高温膨張水は、出湯管９から分岐された膨張水排出管２２Ａ、逃し弁１３を経由した後大気開放され、膨張水排出管１１Ａを通り熱交換部１０１Ａの熱交換タンク１５Ａのタンク上部１９Ａに接続され、熱交換部１０１の熱交換タンク１５Ａ内部に蓄積される。その後、熱交換タンク１５Ａのタンク下部２０Ａに接続された膨張水排水管１２Ａを通り膨張水排水口１４Ａから外部の排水口（図示せず）に排水される。
【００２８】
温水器１０１の熱交換部１０１は、熱交換コイル１６は減圧弁３で減圧後の圧力が負荷されているがパイプ状であるため耐圧力性には優れている一方、熱交換タンク１５は容器状であるため耐圧力性を確保するには構造が複雑となる。しかしながら、温水器１０１Ａの構造では、熱交換部１０１Ａが大気開放されている為、熱交換タンク１５Ａは圧力容器の構造とする必要が無く、安価な製造方法で製作することか可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、貯湯式温水器に係り、特に貯湯タンクから排出される膨張水の熱エネルギーに際し、給水される水と熱交換することでエネルギーを有効利用することが可能となる。
【符号の説明】
【００３０】
１…給水口
２…給水管
３…減圧弁
４…出水管
５…給水管
６…給水管
７…貯湯タンク
８…加熱ヒータ
９…出湯管
１０…出湯口
１１…膨張水排出管
１１Ａ…膨張水排出管
１２…膨張水排出管
１２Ａ…膨張水排水管
１３…逃し弁
１４…膨張水排水口
１４Ａ…膨張水排水口
１５…熱交換タンク
１５Ａ…熱交換タンク
１６…熱交換コイル
１６Ａ…熱交換コイル
１７…タンク下部
１７Ａ…コイル下部
１８…タンク上部
１８Ａ…コイル上部
１９…コイル上部
１９Ａ…タンク上部
２０…コイル下部
２０Ａ…タンク下部
２１…保温材
２１Ａ…保温材
２２Ａ…膨張水排出管
２３…出水口
１００…貯湯式温水器
１００Ａ…温水器
１０１…熱交換部
１０１Ａ…熱交換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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