(57)【要約】【課題】膨張水の熱損失を低減できる貯湯式給湯機を提供すること。【解決手段】加熱手段１と、貯湯タンク３内圧力が所定圧力以上になった場合に、貯湯タンク３内の湯水を外部に膨張水として排出する圧力逃がし弁１０と、貯湯タンク３内に水を供給する給水配管９とを備え、前記加熱手段１により水を加熱して前記貯湯タンク３に貯湯する貯湯運転中に、貯湯タンク３上部と圧力逃がし弁１０とを連通させ、かつ、貯湯タンク３下部または給水配管９と貯湯タンク３とを連通させるか、あるいは、貯湯タンク３上部と貯湯タンク３とを連通させ、かつ、貯湯タンク３下部または給水配管９と圧力逃がし弁１０とを連通させるように、四方弁４を切り替えることを特徴とする貯湯式給湯機である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段と、貯湯タンクと、前記貯湯タンク内圧力が所定圧力以上になった場合に、前記貯湯タンク内の湯水を外部に膨張水として排出する圧力逃がし弁と、前記貯湯タンク内に水を供給する給水配管と、制御装置とを備え、前記加熱手段により水を加熱して前記貯湯タンクに貯湯する貯湯運転中に、貯湯タンク上部と前記圧力逃がし弁とを連通させ、かつ、貯湯タンク下部または前記給水配管と前記貯湯タンクとを連通させるか、あるいは、前記貯湯タンク上部と前記貯湯タンクとを連通させ、かつ、前記貯湯タンク下部または前記給水配管と前記圧力逃がし弁とを連通させるように、前記制御装置が、四方弁を切り替えることを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項２】
浴槽と、前記浴槽内の湯と前記貯湯タンク内の湯水とが熱交換する熱交換器とを備え、前記制御装置が、前記四方弁を、前記貯湯タンク上部と前記圧力逃がし弁とを連通させ、かつ、前記貯湯タンク下部と前記熱交換器を介して前記貯湯タンクとを連通させるとこで、前記浴槽内の湯が有する熱を前記貯湯タンク内の湯水に熱回収することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯式給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図４に示すような電気温水器などの貯湯式給湯機においては、加熱手段１０７で水を加熱して温水にする過程において、熱膨張のために水の体積が増大する（以下、もとの水の体積より増えた分の水を膨張水と称する）（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記特許文献１に記載された貯湯式給湯機は、貯湯タンク１０１の上部に接続され、貯湯タンク１０１内の圧力が予め定められた値以上になると弁が開放される圧力逃がし弁１０５によって、貯湯タンク１０１内上部の湯を膨張水として貯湯タンク１０１の外部に排出するようになっており、貯湯タンク１０１の破損を防止している。
【０００４】
また、液体（水）に対する気体（空気）の溶解度は高温になるほど小さくなるため、貯湯タンク１０１内の水を高温の湯に加熱した場合、水中に溶けきれなくなった空気（以下、この空気をタンク内空気と称する）が、貯湯タンク１０１内の上部に溜まる。
【０００５】
タンク内空気が多量に滞留すると、湯を使用する際に、湯とタンク内空気とが混合して排出されたるため、蛇口（図示せず）から湯が飛散して使用者の不快感を招くことがあるが、タンク内空気は膨張水と一緒に圧力逃がし弁１０５から排出されるので、この問題も解消できるようになっている。
【０００６】
また、従来の他の貯湯式給湯機の例として、図５に示すようなものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
図５は、上記特許文献２に記載された従来の貯湯式給湯機の構成図である。従来の貯湯式給湯機は、図５に示すように、貯湯タンク２０１の上部に設けた空気溜め部２０２、第１逆止弁２０７、第２逆止弁２０８、熱交換部２０３、ポンプ２０４を備えたバイパス路２０５と、バイパス路２０５の途中に配置した圧力逃がし弁２０６とにより、貯湯タンク２０１の上部、および下部から圧力逃がし弁２０６を介して膨張水を排出する経路を備えている。
【０００８】
これにより、膨張水をバイパス路２０５、圧力逃がし弁２０６を介して低温の水として貯湯タンク２０１の外部に排出することで熱損失の低減を図ると共に、タンク内空気を空気溜め部２０２、圧力逃がし弁２０６を介して貯湯タンク２０１の外部に排出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２９１７７９６号公報
【特許文献２】特許第４２７４２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたような従来の貯湯式給湯機のように膨張水を貯湯タンク１０１の外部へ排出すると、わざわざ加熱した湯を捨てることになり、加熱に要したエネルギーが無駄になる、という課題があった。
【００１１】
例えば、貯湯タンク１０１の容量が４６０Ｌであって、５℃の水を９０℃まで加熱した場合、水の熱膨張率変化から単純計算すると、４６０Ｌの水は約４７８Ｌの湯となり、約９０℃、約１８Ｌの湯が利用されずに圧力逃がし弁１０５から貯湯タンク１０１の外部に排出されることになる。
【００１２】
また、上記特許文献２に記載されたような従来の貯湯式給湯機では、膨張水を、貯湯タンク２０１の下部から低温の水として排出するため熱損失を低減できるが、配管経路が複雑な上に、第１逆止弁２０７または第２逆止弁２０８が弁漏もれを起こした場合には、膨張水が高温の湯として排出されるため熱損失低減効果が無くなるだけでなく、バイパス路２０５を介した自然対流により貯湯タンク２０１の湯と水が混合して水の温度が上昇し、ヒートポンプユニット（図示していない）で貯湯タンク２０１内の水を沸き上げる際の運転効率が低下するという課題があった。
【００１３】
本発明は、前記従来の課題に鑑みてなされたものであり、高温の膨張水が貯湯タンク外に排出されるのを防止することで、熱損失が少ない貯湯式給湯機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】
【００１４】
上記従来の課題を解決するために、本発明の貯湯式給湯機は、加熱手段と、貯湯タンクと、前記貯湯タンク内圧力が所定圧力以上になった場合に、前記貯湯タンク内の湯水を外部に膨張水として排出する圧力逃がし弁と、前記貯湯タンク内に水を供給する給水配管と、制御装置とを備え、前記加熱手段により水を加熱して前記貯湯タンクに貯湯する貯湯運転中に、貯湯タンク上部と前記圧力逃がし弁とを連通させ、かつ、貯湯タンク下部または前記給水配管と前記貯湯タンクとを連通させるか、あるいは、前記貯湯タンク上部と前記貯湯タンクとを連通させ、かつ、前記貯湯タンク下部または前記給水配管と前記圧力逃がし弁とを連通させるように、前記制御装置が、四方弁を切り替えることを特徴とする貯湯式給湯機である。
【００１５】
これにより、前記貯湯タンク内の空気を前記貯湯タンク外部に排出できるとともに、前記貯湯タンク内で発生する膨張水を低温の水として前記貯湯タンク外部に排出することもできる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高温の膨張水が貯湯タンク外に排出されるのを防止することで、熱損失が少ない貯湯式給湯機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の構成図
【図２】同貯湯式給湯機の四方弁の制御フローチャート
【図３】本発明の実施の形態２における熱回収運転のフローチャート
【図４】従来の貯湯式給湯機の構成図
【図５】従来の他の貯湯式給湯機の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
第１の発明は、加熱手段と、貯湯タンクと、前記貯湯タンク内圧力が所定圧力以上になった場合に、前記貯湯タンク内の湯水を外部に膨張水として排出する圧力逃がし弁と、前記貯湯タンク内に水を供給する給水配管と、制御装置とを備え、前記加熱手段により水を加熱して前記貯湯タンクに貯湯する貯湯運転中に、貯湯タンク上部と前記圧力逃がし弁とを連通させ、かつ、貯湯タンク下部または前記給水配管と前記貯湯タンクとを連通させるか、あるいは、前記貯湯タンク上部と前記貯湯タンクとを連通させ、かつ、前記貯湯タン
ク下部または前記給水配管と前記圧力逃がし弁とを連通させるように、前記制御装置が、四方弁を切り替えることを特徴とする貯湯式給湯機である。
【００１９】
これにより、前記貯湯タンク内の空気を前記貯湯タンク外部に排出できるとともに、前記貯湯タンク内で発生する膨張水を低温の水として前記貯湯タンク外部に排出することもできる。
【００２０】
第２の発明は、第１の発明において、浴槽と、前記浴槽内の湯と前記貯湯タンク内の湯水とが熱交換する熱交換器とを備え、前記制御装置が、前記四方弁を、前記貯湯タンク上部と前記圧力逃がし弁とを連通させ、かつ、前記貯湯タンク下部と前記熱交換器を介して前記貯湯タンクとを連通させるとこで、前記浴槽内の湯が有する熱を前記貯湯タンク内の湯水に熱回収することを特徴とする貯湯式給湯機である。
【００２１】
これにより、膨張水を低温で排出することにより高効率化を図れるだけでなく、浴槽の湯から貯湯タンクへの熱回収運転が可能となり、更なる省エネルギー性を高めることもできる。
【００２２】
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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態における貯湯式給湯機について図１〜３を用いて説明する。図１は、本実施の形態における貯湯式給湯機の構成図であり、加熱手段としてヒートポンプユニット１を用いている。
【００２４】
図１において、本実施の形態における貯湯式給湯機のヒートポンプユニット１の冷媒回路内には、二酸化炭素が封入されている。
【００２５】
貯湯運転時には、貯湯タンク下部３ｂ、沸上ポンプ１３、ヒートポンプユニット１、三方弁１４、貯湯タンク上部３ａを順次環状に接続して構成した沸き上げ回路により貯湯タンク３内に湯が蓄えられる。
【００２６】
貯湯タンク上部３ａ、四方弁４、風呂熱交換器５、循環手段としての追焚ポンプ７、貯湯タンク３を環状に接続した追い焚き回路と、第二循環手段としての風呂循環ポンプ１５、熱交換器としての風呂熱交換器５、熱源としての浴槽１６を順次環状に接続した熱源回路としての風呂回路とを備えている。
【００２７】
また、減圧弁８を経由して貯湯タンク３に給水する給水配管９を備えた給水回路と、四方弁４、圧力逃がし弁１０を経由して膨張水を貯湯タンク３の外部に排出する膨張水排出管１１を備えた膨張水排出回路と、貯湯タンク下部３ｂまたは給水配管９と四方弁４とを連通する水配管１２とを備えている。
【００２８】
四方弁４が、圧力逃がし弁１０と貯湯タンク上部３ａ及び水配管１２と風呂熱交換器５とが連通する四方弁第一モードか、圧力逃がし弁１０と水配管１２及び貯湯タンク上部３ａと風呂熱交換器５とが連通する四方弁第二モードかに切り替わることで、膨張水排出経路を切り替えることができる。
【００２９】
圧力逃がし弁１０は、貯湯タンク３内部の圧力が所定圧力（例えば３２０ｋＰａ）以上になった場合に開き、貯湯タンク３の内部で発生した膨張水または残留空気が膨張水排出管１１を介して、貯湯タンク３の外部に排出されることにより貯湯タンク３内部の圧力上
昇による破損を防止している。
【００３０】
また、圧力逃がし弁１０の上流側と貯湯タンク上部３ａとを連通する負圧破壊配管１７の途中には、負圧破壊逆止弁１８が接続されている。
【００３１】
万一、何らかの原因で貯湯タンク３内部の圧力が貯湯タンク３外部の圧力よりも低くなった場合、すなわち貯湯タンク３内が負圧になった場合、貯湯タンク３外部から圧力逃がし弁１０、負圧破壊逆止弁１８、負圧破壊配管１７を介して速やかに空気を貯湯タンク３内部に導入することができ、貯湯タンク３の負圧破壊を防止することができ、信頼性の向上を図ることができる。
【００３２】
以上のように構成された貯湯式給湯機について、以下、図２のフローチャートを用いてその動作、作用を説明する。
【００３３】
貯湯運転時には、Ｓｔｅｐ２で、制御装置（図示せず）は、四方弁４を、四方弁第一モードに切り替える。貯湯運転を開始してからヒートポンプユニット１の出口水温（以下、出湯温度と呼ぶ）が目標温度に到達するまでには数分間が必要になる。
【００３４】
この間、ヒートポンプユニット１で生成された比較的低温の湯は、三方弁１４、貯湯タンク３の下部を経由して貯湯タンク３内に蓄えられる。この時、貯湯タンク３内の水が加熱されるために体積が膨張しようとするが、貯湯タンク３自身の容積はほとんど変化しないため、貯湯タンク３内の圧力が上昇する。
【００３５】
貯湯運転継続と共に貯湯タンク３内の圧力は上昇し続けるが、圧力が圧力逃がし弁１０の設定圧力（例えば、３２０ｋＰａ）以上になると、貯湯タンク３上部に溜まったタンク内空気と若干量の湯とが四方弁４、圧力逃がし弁１０、膨張水排出管１１を介して膨張水として貯湯タンク３の外部に排出される。
【００３６】
貯湯タンク３内の空気を排出することにより、使用者が湯を使用する際に貯湯タンク３内の空気と湯が混在して飛散することを防止でき、安全性を高めることができる。
【００３７】
貯湯運転をさらに継続して出湯温度が所定値よりも高くなった場合には、Ｓｔｅｐ３からＳｔｅｐ４に移行して、制御装置（図示せず）は、四方弁４を、四方弁第二モードに切り替える。
【００３８】
この時、ヒートポンプユニット１で生成された高温の湯は、三方弁１４、貯湯タンク３上部を経由して貯湯タンク３内に蓄えられる。
【００３９】
一方、四方弁４を介して水配管１２と圧力逃がし弁１０とが連通されており、水配管１２の低温の水が四方弁４、圧力逃がし弁１０、膨張水排出管１１を介して膨張水として貯湯タンク３の外部に排出される。この時、膨張水が低温の水として排出されるため、熱損失低減が図れて運転効率が向上するのである。
【００４０】
なお、ここでは、出湯温度が所定値よりも高くなった場合に四方弁４を、四方弁第一モードから四方弁第二モードに切り替えたが、例えば、貯湯運転開始から所定時間の間だけ四方弁第一モードとした後に、四方弁第二モードに切り替えるようにしても良い。
【００４１】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における貯湯式給湯機において、浴槽１６の湯から貯湯タンク３に熱回収する熱回収運転の動作のフローチャートである。
【００４２】
図３において、使用者によるリモコン（図示せず）操作等により熱回収運転開始の指示があった場合には、ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ２に移行して、四方弁４を四方弁第一モードに切り替えて風呂循環ポンプ１５を運転し、浴槽１６の湯または水を風呂循環ポンプ１５を介して風呂熱交換器５に搬送した後に浴槽１６に戻す。
【００４３】
風呂循環ポンプ１５を所定時間（例えば１分間）運転すると、ＳＴＥＰ３に移行して浴槽温度検出手段であるサーミスタ（図示せず）の検出温度を浴槽温度として確定させ、ＳＴＥＰ４に移行する。浴槽１６と貯湯タンク３とは通常、数メートル（２〜５ｍ）の配管で接続されているため、浴槽１６の温度をサーミスタ（通常は貯湯タンク３付近に設置されている）で検出するためには、風呂循環ポンプ１５を所定時間運転して配管内の水を循環させる必要がある。
【００４４】
一方、貯湯タンク３内の温度は、貯湯タンク３の壁面に設置された複数のサーミスタ（図示せず）により常時検出されている。ＳＴＥＰ４では、浴槽温度が所定温度（例えば３５℃）よりも高く、かつ、貯湯タンク３下部の水温よりも高い場合に追焚ポンプ７を運転させる。
【００４５】
風呂循環ポンプ１５により浴槽１６から搬送された湯と、追焚ポンプ７により貯湯タンク３下部から搬送された水とが風呂熱交換器５で熱交換することにより、浴槽１６から貯湯タンク３に熱回収運転されるのである（ＳＴＥＰ６）。
【００４６】
この熱回収運転を継続すると、時間と共に浴槽温度は低下していき、所定温度（例えば２０℃）未満になった場合にＳＴＥＰ７に移行して追焚ポンプ７と風呂循環ポンプ１５とを停止して熱回収運転を終了させる。
【００４７】
ＳＴＥＰ４において、浴槽温度が貯湯タンク３下部の水温よりも低い場合や浴槽温度自体が低い場合（例えば２０℃）には熱回収運転が出来ないと判断して、ＳＴＥＰ７に移行して風呂循環ポンプ１５を停止して熱回収運転を中止することにより、不要な熱回収運転は回避させる。
【００４８】
このように、本発明の実施の形態２によれば、貯湯運転時には膨張水を低温で排出することにより高効率化を図れるだけでなく、浴槽１６の湯から貯湯タンク３への熱回収運転が可能となり、更なる省エネルギー性を高めることができる。
【００４９】
なお、上記実施の形態では、加熱源にヒートポンプユニット１を用いて説明したが、燃焼機や電気ヒータを加熱源としても、同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明にかかる貯湯式給湯機は、高温の膨張水が貯湯タンク外に排出されるのを防止することで、熱損失が少ない貯湯式給湯機を提供できるので、貯湯タンクを備えた給湯機全般に適用できる。
【符号の説明】
【００５１】
１  加熱手段（ヒートポンプユニット）
２  貯湯タンクユニット
３  貯湯タンク
３ａ  貯湯タンク上部
３ｂ  貯湯タンク下部
４  四方弁
５  熱交換器（風呂熱交換器）
６  逆止弁
７  循環手段（追焚ポンプ）
８  減圧弁
９  給水配管
１０  圧力逃がし弁
１１  膨張水排出管
１２  水配管
１３  沸上ポンプ
１４  三方弁
１５  第二循環手段（風呂循環ポンプ）
１６  熱源（浴槽）
１７  負圧破壊配管
１８  負圧破壊逆止弁
【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１】
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