(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプユニットにて加熱された温水を貯湯タンク内に蓄え、必要に応じて前記貯湯タンクの上部に配した温水吐出口を通じて前記貯湯タンクから温水を取り出す一方で、取り出した温水分、前記貯湯タンクの底部に配した水導入口を通じて前記貯湯タンク内に水を順次導入するヒートポンプ式給湯装置における貯湯タンク設置構造であって、
前記貯湯タンクは、中空円筒状のタンク本体部と、前記タンク本体部の両端部を閉塞する一対の側壁部とを具備してなり、前記貯湯タンクを支持する支持具によって、基台フレームに対して前記タンク本体部の軸心方向を水平面に対して傾斜させた状態にて設置されてなり、
前記温水吐出口が、前記貯湯タンクに対し、前記タンク本体部の上部側、且つ、前記傾斜の頂側の位置に配され、
前記水導入口が、前記貯湯タンクに対し、前記タンク本体部の底部側、且つ、前記傾斜の谷側の位置に配され、
前記基台フレームに対して横置き式に設置された前記貯湯タンクとともに、循環タンクが縦置き式に設置され、
この循環タンクは、その上部と、前記貯湯タンクの上部、且つ、傾斜の頂側の位置とが、ほぼ同等の高さとなされ、ヒートポンプユニットにて加熱された温水を蓄えるようになされ、
前記貯湯タンクに蓄えられた温水は、温水吐出口から加熱水出口を介して二次側ヘッダに供給するようになされ、
記循環タンクに蓄えられた温水は、当該循環タンクから、加熱水出口、二次側ヘッダ、循環ポンプ、循環水戻口、循環タンクの順に循環させることによって加熱水出口から二次側ヘッダまでの配管が冷めることを防止するようになされていることを特徴とする貯湯タンク設置構造。
【請求項２】
請求項１に記載の貯湯タンク設置構造において、
前記傾斜が、水平面に対して２〜３０度となされた貯湯タンク設置構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の貯湯タンク設置構造を具備してなることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式給湯装置における貯湯タンク設置構造、及びこの貯湯タンク設置構造を具備してなるヒートポンプ式給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプユニットにて加熱された温水を貯湯タンク内に蓄え、必要に応じて前記貯湯タンクから温水を取り出して利用するヒートポンプ式給湯装置は、電気料金が安価となる夜間の電力にてヒートポンプを稼動させて多量の水（通常、水道水）を加熱し、６０〜９５度程度の所定温度となされた温水を前記貯湯タンクに蓄え、必要に応じて蓄えた温水を取水するものであり、電気代の削減の観点から、一般家庭における給湯システムや、工場、ホテルにおける業務用給湯システムとして普及が進んでいる。
【０００３】
前記貯湯タンク内に蓄えられた温水は、温度の違いによって生じる比重差によって、前記貯湯タンクの上部において温度が高く、下部において温度が低くなる。そのため、この種のヒートポンプ式給湯装置においては、前記貯湯タンクの上部側に存する温度の高い温水を積極的に取水するために、前記貯湯タンクの上部に温水吐出口を配すると共に、前記貯湯タンクの下部に水導入口を配し、前記温水吐出口を通じて前記貯湯タンクの上部側に存する温水を取水する一方で、取水した温水の体積分、前記水導入口から水を導入する仕組みとなされている。
【０００４】
現在市販されているヒートポンプ式給湯装置においては、前記貯湯タンクとして、軸心方向が鉛直方向に沿わされて設置される縦長の円筒形状のもの（以下、縦置き式と称する。）が一般的である（例えば、下記特許文献１及び２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１‐５２８５４号公報
【特許文献２】特開２０１０‐２２３５８２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、高さ方向に嵩高くなる縦置き式の前記貯湯タンクは、天井や軒などの高さ方向に障害物がある場所において設置が制限される場合がある。
【０００７】
ここで、前記貯湯タンクとして、横長の円筒形状のもの（以下、横置き式と称する。）を用いれば、天井や軒などの高さ方向に障害物がある場所においても設置が制限されることがなくなる。又、横置き式の前記貯湯タンクは、縦置き式のものと比較して、設置状態が安定するといった利点もある。
【０００８】
しかしながら、横置き式の前記貯湯タンクは、その深さに対する水平断面積の割合が大きいことから、設置面に存するわずかな傾斜によって、前記貯湯タンク内の温水の分布状態に大きな影響が与えられる。即ち、前記貯湯タンクにおける前記設置面の傾斜の頂側となった部分には温度が高い温水が集まり、傾斜の谷側となった部分には、温度が低い温水が集まる現象が生じる。
【０００９】
従って、前記貯湯タンクの上部に設けられた前記温水吐出口が傾斜の谷側となった場合、最も熱量の高い温水を取水することができなくなる。
【００１０】
一方、前記貯湯タンクの底部に設けられた前記水導入口が前記傾斜の頂側となった場合、貯湯タンク内に存する温水における熱量の高い層に向かって水を導入することになり、やはり前記貯湯タンク内の温水を効率よく利用することができなくなる。
【００１１】
本発明は、前記技術的課題を解決するために開発されたものであって、貯湯タンク内の温水を効率よく利用することができる新規な貯湯タンク設置構造、及びこの貯湯タンク設置構造を具備してなるヒートポンプ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】
【００１２】
本発明の貯湯タンク設置構造は、ヒートポンプユニットにて加熱された温水を貯湯タンク内に蓄え、必要に応じて前記貯湯タンクの上部に配した温水吐出口を通じて前記貯湯タンクから温水を取り出す一方で、取り出した温水分、前記貯湯タンクの底部に配した水導入口を通じて前記貯湯タンク内に水を順次導入するヒートポンプ式給湯装置における貯湯タンク設置構造であって、前記貯湯タンクは、中空円筒状のタンク本体部と、前記タンク本体部の両端部を閉塞する一対の側壁部とを具備してなり、前記貯湯タンクを支持する支持具によって、基台フレームに対して前記タンク本体部の軸心方向を水平面に対して傾斜させた状態にて設置されてなり、前記温水吐出口が、前記貯湯タンクに対し、前記タンク本体部の上部側、且つ、前記傾斜の頂側の位置に配され、前記水導入口が、前記貯湯タンクに対し、前記タンク本体部の底部側、且つ、前記傾斜の谷側の位置に配され、前記基台フレームに対して横置き式に設置された前記貯湯タンクとともに、循環タンクが縦置き式に設置され、この循環タンクは、その上部と、前記貯湯タンクの上部、且つ、傾斜の頂側の位置とが、ほぼ同等の高さとなされ、ヒートポンプユニットにて加熱された温水を蓄えるようになされ、前記貯湯タンクに蓄えられた温水は、温水吐出口から加熱水出口を介して二次側ヘッダに供給するようになされ、記循環タンクに蓄えられた温水は、当該循環タンクから、加熱水出口、二次側ヘッダ、循環ポンプ、循環水戻口、循環タンクの順に循環させることによって加熱水出口から二次側ヘッダまでの配管が冷めることを防止するようになされていることを特徴とする（以下、本発明構造と称する。）。
【００１３】
本発明構造においては、前記傾斜が、水平面に対して２〜３０度となされたものが好ましい態様となる。
【００１４】
本発明のヒートポンプ式給湯装置は、前記本発明構造を具備してなることを特徴とする（以下、本発明装置と称する。）。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、貯湯タンク内の温水を効率よく利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明装置を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明構造を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【００１８】
図１に、本発明装置１の概略図を示す。この本発明装置１は、貯湯タンク２と、ヒートポンプユニット３と、を具備する。
【００１９】
前記貯湯タンク２は、中空円筒状のタンク本体部２１と、前記タンク本体部２１の両端部を閉塞する一対の側壁部（第一側壁部２２、第二側壁部２３）とを具備してなる高圧タンク（容量８０００リットル）である。更に、前記貯湯タンク２における前記タンク本体部２１の上部側（管頂部側）、且つ、前記第一側壁部２２寄りの位置には、温水吐出口２４が設けられてなり、前記タンク本体部２１の底部側（管底部側）、且つ、前記第二側壁部２３寄りの位置には、水導入口２５が設けられている。
【００２０】
前記貯湯タンク２は、本発明構造を構築するように設置されている。図２に示すように、前記貯湯タンク２は、矩形の基台フレーム４の幅方向に沿って平行に配された複数の支持具５によって、前記タンク本体部２１の軸心方向を水平面に対して３度の傾斜角にて傾斜させた状態（前記第一側壁部２２側が前記傾斜の頂側となり、前記第二側壁部２３側が前記傾斜の谷側となされた状態）にて下支えされている。従って、前記温水吐出口２４は、前記貯湯タンク２に対し、前記タンク本体部２１の上部側、且つ、前記傾斜の頂側の位置に配されていることになり、前記水導入口２５は、前記貯湯タンク２に対し、前記タンク本体部２１の底部側、且つ、前記傾斜の谷側の位置に配されていることになる。
【００２１】
前記ヒートポンプユニット３は、冷媒の圧縮と膨張のサイクルによって水を加熱し、温水とする装置である。更に詳しくは、前記ヒートポンプユニット３は、その内部に図示しない空気熱交換機と、圧縮機と、水熱交換機と、膨張弁とが備えられてなり、大気中の熱を前記空気熱交換機を通じて冷媒に取り込み、前記圧縮機にて前記冷媒を圧縮して高温高圧の状態にした後、水熱交換機にて前記冷媒の熱を水に伝達して温水とし、熱を失った冷媒を前記膨張弁にて膨張させて、再度大気中の熱を取り込みやすい低温低圧の状態とする熱源機（定格６５ｋＷ）である。
【００２２】
前記貯湯タンク２内に温水を蓄えるにあたっては、まず、給水口Ａから前記水導入口２５を通じて、前記貯湯タンク２内に水（通常は、水道水（５〜２９℃程度））を導入する。前記貯湯タンク２内への水の導入は、前記貯湯タンク２内が満水になるまで行われる。この際、前記貯湯タンク２内に存していた空気は、第一の空気抜き弁ＡＶ１を通じて大気中に放出される。前記第一の空気抜き弁ＡＶ１から水が漏出した場合、漏出した水は、二点鎖線で示すドレン経路Ｗを通じて、排出口Ｉから排出される。
【００２３】
前記貯湯タンク２内が満水となった後、前記水導入口２５と給水出口Ｂとの間に組み込まれた第一の三方弁ＴＶ１を切り替えることによって、前記水導入口２５と前記給水出口Ｂとを連通させると共に、温水入口Ｃと前記温水吐出口２４との間に組み込まれた第二の三方弁ＴＶ２を切り替えることによって、前記温水入口Ｃと前記温水吐出口２４とを連通させる。これによって前記給水出口Ｂを通じて前記貯湯タンク２内の水が、前記貯湯タンク２の下方から取り出され、前記ヒートポンプユニット３内に輸送される。前記ヒートポンプユニット３内に輸送された水は、冷媒の圧縮と膨張のサイクルによって加熱されて、６０〜９０度程度の温水となり、温水入口Ｃから前記温水吐出口２４を通じて前記貯湯タンク２内に向かって上方から導入される。この工程における水及び温水の輸送は、前記ヒートポンプユニット３内に配された図示しないポンプを駆動させることによって行われる。
【００２４】
なお、本実施形態においては、前記貯湯タンク２内に温水が蓄えられた後、前記第二の三方弁ＴＶ２を切り替えることによって、温水を循環タンク６に導入する。前記循環タンク６内に存する空気は、第二の空気抜き弁ＡＶ２を通じて大気中に排出される。前記第二の空気抜き弁ＡＶ２から水が漏出した場合、漏出した水は、二点鎖線で示すドレン経路Ｗを通じて、排出口Ｉから排出される。
【００２５】
前記貯湯タンク２内に蓄えられた温水は、前記温水吐出口２４を通じて、前記貯湯タンク２内から取り出され、給湯口Ｄ、及び加熱水出口Ｅを通じて二次側ヘッダＦに至り、前記二次側ヘッダＦによって分枝された複数の給水栓Ｇを介して利用（取水）される。この工程における温水の輸送は、循環ポンプＰを駆動させることによって行われる。
【００２６】
一方、温水が取り出されて内圧が減少した前記貯湯タンク２は、取水された温水分、前記給水口Ａから前記水導入口２５を通じて、前記貯湯タンク２内に水を吸引する。前記貯湯タンク２の上部に存する温水と、前記貯湯タンク２の下部から導入された水とは、温度差に起因する比重差があるためほとんど混ざり合うことなく層を形成する。
【００２７】
前記貯湯タンク２内上部に存する温水層が利用し尽くされたり、前記貯湯タンク２内の温水が冷めたりした場合は、再度、前記貯湯タンク２内に存する水を前記ヒートポンプユニット３内に輸送し、加熱して温水とし、前記貯湯タンク２内に導入する。
【００２８】
前記ヒートポンプユニット３による水の加熱は、通常、電気料金の安い夜間に行われ、前記貯湯タンク２に蓄えられた温水は、必要に応じて取水される。
【００２９】
ところで、夜間において、前記ヒートポンプユニット３による水の加熱が行われる際、前記加熱水出口Ｅから前記二次側ヘッダＦまでの配管内に存する温水が冷めることによって、翌朝の温水の利用時に、速やかに温水が取水できなくなる場合がある。
【００３０】
この点につき、本実施形態においては、前記貯湯タンク２とは別に、前記循環タンク（容量８００リットル）６を備え、前記ヒートポンプユニット３による水の加熱が行われる夜間、前記循環タンク６に蓄えられた温水を、前記加熱水出口Ｅ、前記二次側ヘッダＦ、前記循環ポンプＰ、循環水戻口Ｈの順に循環させることによって、前記加熱水出口Ｅから前記二次側ヘッダＦまでの配管内に存する温水が冷めることを防止し、もって、翌朝の温水の利用時に、速やかに温水を取水できるようにしている。
【００３１】
図２に示すように、本実施形態において、前記循環タンク６は、横置き式にて設置された前記貯湯タンク２と共に、前記基台フレーム４上に縦置き式にて設置されている。即ち、前記貯湯タンク２と前記循環タンク６とは、工場内にて、前記基台フレーム４上に設置され、且つ、主要な配管が取り付けられた状態となされた上で、設置場所まで陸上輸送され、設置されるものである。このように、前記貯湯タンク２と前記循環タンク６とを前記基台フレーム４上に設置してなるユニットとすれば、組み立て作業、輸送作業、及び設置作業が容易となる利点がある。
【００３２】
なお、本実施形態においては、限られた設置スペースにおいて、できるだけ高容量の前記貯湯タンク２及び前記循環タンク６を設置すべく、縦置き式にて設置された前記循環タンク６の上部と、横置き式にて設置された前記貯湯タンク２の上部、且つ、傾斜の頂側の位置とが、ほぼ同等の高さとなるようになされている。
【００３３】
前記構成を有する前記本発明装置１は、前記貯湯タンク２を横置き式にて設置しているから、天井や軒などの高さ方向に障害物がある場所においても設置が制限されることがなくなる。又、横置き式にて設置された前記貯湯タンク２は、縦置き式のものと比較して、設置状態が安定する。
【００３４】
特に、前記本発明装置１においては、前記貯湯タンク２における前記タンク本体部２１の軸心方向を水平面に対して傾斜させた状態とし、しかも、前記温水吐出口２４を、前記貯湯タンク２に対し、前記タンク本体部２１の上部側、且つ、前記傾斜の頂側の位置に配しているから、横置き式にて設置された前記貯湯タンク２内の最上層に存する最も温度が高い温水を効率よく取水することができる。
【００３５】
即ち、本発明装置１においては、前記貯湯タンク２を設置するにあたり、前記タンク本体部２１の軸心方向を水平面に対して積極的に傾斜させているから、前記貯湯タンク２の最上部となる位置は、必ず、前記タンク本体部２１の上部側、且つ、前記傾斜の頂側の位置となる。
【００３６】
これより、前記タンク本体部２１の上部側、且つ、前記傾斜の頂側の位置において、前記温水吐出口２４を配すれば、必然的に、前記貯湯タンク２内の最上層に存する最も温度が高い温水を効率よく取水することができるようになる。これより、温水の保有する熱量を有効的に利用することができる。
【００３７】
又、本発明においては、更に、前記水導入口２５を、前記貯湯タンク２に対し、前記タンク本体部２１の底部側、且つ、前記傾斜の谷側の位置に配しているから、前記貯湯タンク２内における最も温度が低い最下層に向かって水を導入することができる。
【００３８】
即ち、本発明装置１においては、前記貯湯タンク２を設置するにあたり、前記タンク本体部２１の軸心方向を水平面に対して積極的に傾斜させているから、前記貯湯タンク２の最下部となる位置は、必ず、前記タンク本体部２１の下部側、且つ、前記傾斜の谷側の位置となる。
【００３９】
これより、前記タンク本体部２１の下部側、且つ、前記傾斜の谷側の位置において、前記水導入口２５を配すれば、必然的に、前記貯湯タンク２内における最も温度が低い最下層に向かって水を導入することができる。これより水の導入による前記貯湯タンク２内の温度低下を極力抑制することが可能となり、もって、前記貯湯タンク２内の温水を有効に活用することができる。
【００４０】
本発明において、前記貯湯タンク２に付与する傾斜は、２〜３０度の範囲内とすることが好ましく、２〜１０度の範囲内とすることがより好ましく、３〜５度の範囲内とすることがより好ましい。
【００４１】
なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、貯湯タンクが横置き式となされるヒートポンプ式給湯装置において好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  本発明装置
２  貯湯タンク
２１  タンク本体部
２２  第一側壁部
２３  第二側壁部
２４  温水吐出口
２５  水導入口
３  ヒートポンプユニット
４  基台フレーム
５  支持具
６  循環タンク
Ａ  給水口
Ｂ  給水出口
Ｃ  温水入口
Ｄ  給湯口
Ｅ  加熱水出口
Ｆ  二次側ヘッダ
Ｇ  給水栓
Ｈ  循環水戻口
Ｐ  循環ポンプ
ＡＶ１  第一の空気抜き弁
ＡＶ２  第二の空気抜き弁
ＴＶ１  第一の三方弁
ＴＶ２  第二の三方弁
【図１】
0005952579.tif 000002
【図２】
0005952579.tif 000003