(57)【要約】【課題】本発明の給湯機は、浴槽１３内の湯水の温度により熱交換可能な貯湯タンク８内の中温水を選択して、浴槽１３内の湯水を加熱することにより、貯湯タンク８内の中温水の温度を低下させることによりヒートポンプ６での加熱効率がより高い給湯機を提供する。【解決手段】貯湯タンク側面上下方向に複数の出湯口を設け、出湯口から取り出されるタンク内の湯を熱源として浴槽内の湯水を加熱する。風呂の加熱が必要であると判断された場合、熱源側回路３０では風呂湯温センサー３２の検知した湯温と貯湯温度検知手段１７ａ、１７ｃ、１７ｅの温度を比較し、暖房ユニットセンサー３２の検知した湯温と等しい温度を検出した貯湯温度検知手段１７と対応する切換手段１０を選択する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
沸き上げポンプにより貯湯タンクの底部より水を循環させることによって、貯湯タンク内の水を加熱源により加熱し、加熱された高温の湯を前記貯湯タンク内に貯める給湯機において、前記貯湯タンク側面上下方向に複数の出湯口を設け、前記出湯口から取り出される前記タンク内の湯を熱源として浴槽内の湯水を加熱することを特長とする給湯機。
【請求項２】
貯湯タンク内の湯を取り出すための出湯口を切り換える切換手段を設けたことを特長とする請求項１記載の給湯機。
【請求項３】
出湯口から取り出され、浴槽内の湯水を加熱し冷却された貯湯タンクへ戻る環流水は、前記出湯口の何れかを通って前記貯湯タンク内へ戻ることを特長とする請求項１または２記載の給湯機。
【請求項４】
環流水が戻る前記出湯口の切り換えは前記切換手段にて行うことを特長とする請求項１〜３記載の給湯機。
【請求項５】
切換手段は、浴槽内の湯水の温度により貯湯タンクより取り出される出湯口を選択する請求項１〜４記載の給湯機。
【請求項６】
出湯口近傍の前記貯湯タンク内の湯温を検知する貯湯温度検知手段を設け、切換手段は前記貯湯温度検知手段により検知される環流水の温度との温度差が最も小さい出湯口を選択して環流水を戻す請求項１〜５記載の給湯機。
【請求項７】
加熱源は圧縮機を含むヒートポンプであることを特長とする請求項１〜６記載の給湯機。
【請求項８】
ヒートポンプに臨界圧力以上に昇圧された冷媒を用いたことを特徴とする請求項７に記載の給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加熱した湯水を貯湯タンクに蓄えて給湯を行う貯湯式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の貯湯式給湯装置としては、例えば、図２に示すようなものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図２に示すように、この給湯機は貯湯タンク８と、ヒートポンプ６による加熱源１を備え、貯湯タンク８の下部から沸上げ管９でヒートポンプ６と接続し、ヒートポンプ６から貯湯タンク上部へ接続している。
【０００４】
また、浴槽１３内の湯水を加熱するための風呂熱交換器１４において、利用側は利用側ポンプ１２により、浴槽１３内の湯水を循環するように接続され、また熱源側は熱源側ポンプ１１により貯湯タンク８上部の高温の湯を循環して貯湯タンク８の底部に環流している。
【０００５】
この様に、利用側ポンプ１２と熱源側ポンプ１１を動作させることにより熱源側の高温水と利用側の低温水が風呂熱交換器１４で熱交換することにより浴槽１３内の湯水の保温あるいは追い焚きが行われる。また、熱源側の高温水は貯湯タンク８の上部より熱源側ポンプ１１により風呂熱交換器１４に送られ、利用側の低温水と熱交換した後、貯湯タンク８底部付近に環流される。
【特許文献１】特開２００４−２９３８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記構成では、風呂熱交換器１４での熱交換より３０〜５０℃程度の中温水が貯湯タンク８に貯まっていく。中温水は湯温が低いため風呂の追い焚き、あるいは暖房に用いることはできない。また、中温水をそのまま貯留しておくと貯湯タンク８内の蓄熱量が減少するため湯切れの原因となる。そのため、中温水をヒートポンプ６で加熱することになるが、湯水の温度が高いためヒートポンプ６の効率低下を招くと言う課題があった。
【０００７】
本発明の目的は、浴槽１３内の湯水の温度により熱交換可能な貯湯タンク８内の中温水を選択して、浴槽１３内の湯水を加熱することにより、貯湯タンク８内の中温水の温度を低下させることによりヒートポンプ６での加熱効率がより高い給湯機を提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために本発明の給湯機は、貯湯タンク側面上下方向に複数の出湯口を設け、出湯口から取り出されるタンク内の湯を熱源として浴槽内の湯水を加熱するようにした。
【０００９】
これによって、浴槽内の湯水と熱交換可能な貯湯タンク内の中温水を選択して、浴槽内の湯水を加熱でき、貯湯タンク内の中温水の温度を低下させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の給湯機は、浴槽内の湯水と熱交換可能な貯湯タンク内の中温水を選択して、浴槽内の湯水を加熱することで、貯湯タンク内の中温水の温度を低下させることができ、ヒートポンプ６での加熱効率がより高い給湯機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、貯湯タンク側面上下方向に複数の出湯口を設け、出湯口から取り出されるタンク内の湯を熱源として浴槽内の湯水を加熱するようにした。
【００１２】
これによって、浴槽内の湯水と熱交換可能な貯湯タンク内の中温水を選択して、浴槽内の湯水を加熱でき、貯湯タンク内の中温水の温度を低下させることができる。
【００１３】
第２の発明は、特に第1の発明で、貯湯タンク内の湯を取り出すための出湯口を切り換える切換手段を設けた。
【００１４】
これによって、浴槽内の湯水と熱交換可能な貯湯タンク内の中温水を選択して、浴槽内の湯水を加熱でき、貯湯タンク内の中温水の温度を低下させることができる。
【００１５】
第３の発明は、特に第１，２の発明で、前記出湯口から取り出され、前記浴槽内の湯水を加熱し冷却された前記貯湯タンクへ戻る環流水は前記出湯口の何れかを通って戻るようにした。
【００１６】
これによって、環流水の貯湯タンクへの戻り位置を選択でき、貯湯タンク内の湯温に近い位置に環流水を戻すことができるので貯湯タンク内で中温水が広がるのを抑制できる。
【００１７】
第４の発明は、特に第１〜３の発明で、環流水が戻る出湯口の切り換えは切換手段にて行うようにした。
【００１８】
これによって、環流水の貯湯タンクへの戻り位置を選択でき、貯湯タンク内の湯温に近い位置に環流水を戻すことができるので貯湯タンク内で中温水域が広がるのを抑制できる。
【００１９】
第５の発明は、特に第１〜４の発明において、浴槽内の湯水の温度により貯湯タンクより取り出される出湯口を選択し、切換手段を制御するようにした。
【００２０】
これによって、浴槽内の湯水と熱交換可能な貯湯タンク内の中温水を選択して、浴槽内の湯水を加熱でき、貯湯タンク内の中温水の温度を低下させることができる。
【００２１】
第６の発明は、特に第１〜５の発明において、出湯口近傍の貯湯タンク内の湯温を検知する貯湯温度検知手段を設け、環流水の温度との温度差が最も小さい出湯口を選択して環流水を戻す様、切換手段を制御するようにした。
【００２２】
これによって、環流水の貯湯タンクへの戻り位置を選択でき、貯湯タンク内の湯温に近い位置に環流水を戻すことができるので貯湯タンク内で中温水域が広がるのを抑制できる。
【００２３】
第７の発明は、特に第１〜６の発明において、加熱源は圧縮機を含むヒートポンプとした。
【００２４】
これによって、大気熱を主な熱源とした効率の良い加熱ができる。
【００２５】
第８の発明は、特に第６の発明において、ヒートポンプに臨界圧力以上に昇圧された冷媒を用いた。
【００２６】
これにより、放熱器を流れる冷媒は、圧縮機で臨界圧力以上に加圧されているので、放熱器で熱を奪われて温度低下しても凝縮することがない。したがって放熱器全域で冷媒と潜熱蓄熱材とに温度差を形成しやすくなり熱交換効率を高くできる。
【００２７】
（実施の形態）
以下、実施の形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態おける給湯機の回路図である。
【００２８】
装置の概要は、低温の湯水と高温の湯水とが層を成した状態で貯えられている貯湯タンク８と、その湯水を加熱する加熱源１であるヒートポンプ６を備え、ヒートポンプ６によって貯湯タンク８の水を加熱して沸き上げて貯湯して給湯に利用する。
【００２９】
先ず、加熱源１であるヒートポンプ６の構成について説明する。ヒートポンプ６は、冷媒を圧縮する圧縮機２、冷媒を冷却する放熱器３、冷媒を減圧する減圧手段４、冷媒を蒸発気化する吸熱器５で構成されている。このヒートポンプ６は、圧縮機２の吐出側より放熱器３を介して減圧手段４に接続し、さらに圧縮機２の吸入側に接続している。
【００３０】
また、このヒートポンプ６においては、冷媒として炭酸ガスが用いられており、圧縮機２によって圧縮された冷媒は、高温高圧の超臨界状態の冷媒として放熱器３に入り、ここで放熱して冷却する。その後、減圧手段４において減圧されて低温低圧の湿り蒸気となり、吸熱器５で空気と熱交換して蒸発気化し圧縮機２へ戻される。
【００３１】
一方、湯の沸き上げに関する構成は、沸上げ管９は貯湯タンク８の下部からヒートポンプ６と接続し、ヒートポンプ６から貯湯タンク８上部へ接続している。
【００３２】
沸上げ管９が接続されている貯湯タンク上部とは、湯水が貯湯タンク８の高温層側であればよく、また、貯湯タンク８の下部とは、湯水が貯湯タンクの低温層側であればよい。
【００３３】
貯湯タンク８からヒートポンプ６に湯水を送り貯湯タンク８に戻すために、沸上げ管９の途中に出力を任意に変化させることができる沸上げポンプ７を設けている。
【００３４】
また、ヒートポンプ６において加熱する前の低湯水の温度を検知する入水温度センサー１５を沸上げ管９のヒートポンプ６（放熱器３）入口側近傍に、加熱した高湯水の温度を検知する出湯温度センサー１６を沸上げ管９におけるヒートポンプ６出口近傍に設けている。
【００３５】
そして、貯湯タンク８の温度分布を把握するため、外側壁面に垂直方向に貯湯温度センサー１７を備えている。
【００３６】
給湯に関する構成としては、貯湯タンク８の底部に給水源から給水を行う給水管１９が接続され、給水源からは減圧弁２０にて適度な圧力に減圧されて給水管１９に給水される。また、給水温度を検知するため給水温度センサー１８を備えている。
【００３７】
貯湯タンク８上部には貯湯された高温水を出湯し給湯に利用するための給湯管２１が接続され、その途中には給水管１９からの給水バイパス管２２が接続されている。また、給湯管２１からの高温水と給水バイパス管２２からの低湯水を任意の比率で混合可能な混合弁２３が設けられている。
【００３８】
混合弁２３の下流側には、混合された給湯温度を検知するために給湯温度センサー２５が設けられ、その先に給湯端末２４が接続されている。
【００３９】
給湯端末２４が給湯のために開けられると、貯湯タンク８内の湯水が給湯管２１から出湯されるとともに、給水管１９から貯湯タンク８に給水される。給湯温度に関して、給水バイパス管２２により給水を分岐し、貯湯タンク８からの高湯水と給水からの低湯水を混合弁２３において混合比を変えて混合することで、給湯温度を変化させて給湯端末２４に給湯する。この時の混合比は給湯温度センサー２５で検知される給湯温度に応じて制御され、所定の給湯温度に保たれる。貯湯タンク８内の高湯水と水を混ぜて温度を低下させることによって給湯を行うので、これによって貯湯タンク内の高湯水温度を給湯温度である４０℃から５０℃程度よりも大幅に高く、６５℃から９０℃程度として、貯湯タンク８の蓄熱密度を大きくすることが可能になる。
【００４０】
風呂への給湯に関する構成としては、給湯管２１の途中から分岐して、浴槽１３へ注湯する注湯管２８が設けられており、給湯管２１と同様に、給湯管２１からの高湯水と給水バイパス管２２からの低温の湯水を混合して注湯できるように風呂用混合弁２６が設けられ、その下流には注湯温度センサー３５が設けられている。また、注湯管２８は注湯電磁弁２７を備え、それを任意に開閉させて自動で浴槽１３に注湯を行う。
【００４１】
浴槽１３内の湯水を加熱、保温する風呂加熱運転の回路構成に関しては、利用側回路３１においては、浴槽１３内の湯水を利用側ポンプ１２により風呂熱交換器１４に循環させている。また、浴槽内１３の温度を検知するために風呂湯温センサー３２を設けている。
【００４２】
出湯口３４は、貯湯タンク８内の湯水の取り出し及び環流の戻りに使用し、貯湯タンク８側方に略垂直方向で、貯湯温度検出手段１７の近傍３カ所に取り付けられている。
【００４３】
出湯口３４には、貯湯タンク８内の湯水の取り出し、環流の戻りの位置を変更するための切換手段１０が設置されている。そして、貯湯タンク８の湯水を熱源側ポンプ１１により風呂熱交換器１４に循環して貯湯タンク８に環流する。
【００４４】
また、風呂熱交換器１４より利用側ポンプ１１で循環し環流された湯水の温度を検知するための環流温度センサー３３が取り付けられており、風呂熱交換器１４を循環した湯水を貯湯タンク８下部へ環流する時に開成する熱源用電磁弁２９を備えている。
【００４５】
以上のように構成された給湯機において、以下、図１に基づいて動作、作用について説明する。
【００４６】
ヒートポンプ６では、圧縮機２によって圧縮された冷媒は、高温高圧の超臨界状態の冷媒として放熱器３に入り、ここで放熱して冷却する。その後、減圧手段４において減圧されて低温低圧の湿り蒸気となり、吸熱器５において空気と熱交換して蒸発気化し圧縮機２へ戻される。この時、貯湯タンク８の下部にある低温層の湯水は沸上げポンプ７により放熱器３に送られ放熱器３の熱を吸熱して加熱される。
【００４７】
即ち、貯湯タンク８の下部にある低温層の湯水をヒートポンプ６により加熱し、貯湯タンク８に戻す貯湯運転においては、沸上げポンプ７を駆動し、貯湯タンク８からの低湯水を加熱し、加熱された湯は沸き上げ管９を通って貯湯タンク８の上部に送られる。
【００４８】
そして、出湯温度センサー１６によりヒートポンプ６で加熱された水の温度を検知し、沸上げポンプ７の出力を変えることで、ヒートポンプ６からの出湯温度を制御して目標の温度となるように加熱を行う。
【００４９】
なお、給水温度センサー１８は、図１のように貯湯タンク８下部に取り付けられているが、貯湯タンク８内部に形成される高温と低温の層のうち、低温層の湯水の温度を測れる程度の位置であればよい。
【００５０】
風呂加熱運転は、貯湯タンク８内の湯水の熱を浴槽１３内の湯水に放熱することで行っている。
【００５１】
暖房ユニットセンサー３２によって所定の温度より低く、加熱が必要であると判断された場合、熱源側回路３０では暖房ユニットセンサー３２の検知した湯温と貯湯温度検知手段１７ａ、１７ｃ、１７ｅの温度とを比較し、暖房ユニットセンサー３２の検知温度よりも高く、かつ暖房ユニットセンサー３２の検知温度と貯湯温度検知手段１７（１７ａ、１７ｃ、１７ｅ）との温度差が最も少ない貯湯温度検知手段１７と対応する切換手段１０を選択する。具体的には、暖房ユニットセンサー３２の検知湯温と貯湯温度検知手段１７ａの検知した温度（＞暖房ユニットセンサー３２の検知温度）との差が最も小さいときは切換手段１０ａを選択する。以下同様に、暖房ユニットセンサー３２の検知した湯温と貯湯温度検知手段１７ｃの検知した温度（＞暖房ユニットセンサー３２の検知温度）との差が最も小さいときは切換手段１０ｂを選択し、暖房ユニットセンサー３２の検知した湯温と貯湯温度検知手段１７ｅの検知した温度（＞暖房ユニットセンサー３２の検知温度）との差が最も小さいときは切換手段１０ｃを選択する。そして、選択された切換手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃに対応する出湯口３４ａ、３４ｂ、３４ｃより貯湯タンク８内の湯を暖房熱交換器１４へ循環するように水路を切り換える。
【００５２】
暖房熱交換器１４で放熱した湯水は温度が低下し熱源側ポンプ１１を経て、その湯温を環流温度センサー３３にて検知する。検知された湯水の温度と貯湯温度検知手段１７ａ、１７ｃ、１７ｅを比較しその差が最も小さな貯湯温度検知手段１７ａ、１７ｃ、１７ｅの位置に最も近い切換手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃを選択し、切換手段１０に対応する出湯口３４を通じて貯湯タンク８に戻される。例えば、切換手段１０ｂが選択されれば出湯口３４ｂを通じ、切換手段１０ｃが選択されれば出湯口３４ｃを通じ貯湯タンク８に戻される。
【００５３】
また、最下部の切り換え手段１０ｃから暖房熱交換器１４へ貯湯タンク８の湯が出湯するよう選択された場合、暖房熱交換器１４で放熱した湯水は開成された熱源用電磁弁２９を通して、貯湯タンク８下部から貯湯タンク８内へ流入する。
【００５４】
一方、利用側回路３１では浴槽１３内の湯水を利用側ポンプ１２により風呂熱交換器１４に循環させ熱源側回路３０の熱を浴槽１３内の湯水に吸収して温度を上昇させている。
【００５５】
この一連の動作は風呂湯温センサー３２によって所定の風呂湯温に達したと判断されるまで持続される。
【００５６】
この様に、浴槽内の湯水と熱交換可能な貯湯タンク内の中温水を選択して、浴槽内の湯水を加熱でき、貯湯タンク内の中温水の温度を低下させることができる。また、環流水の貯湯タンクへの戻り位置を選択でき、貯湯タンク内の湯温に近い位置に環流水を戻すことができるので貯湯タンク内で中温水が広がるのを抑制でき、より高い効率のヒートポンプ運転が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明にかかる給湯機は、浴槽内の湯水と熱交換可能な貯湯タンク内の中温水を選択して、浴槽内の湯水を加熱することで、貯湯タンク内の中温水の温度を低下させることができ、ヒートポンプの加熱効率がより高い給湯機として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態における給湯機の回路図
【図２】従来の給湯機の回路図
【符号の説明】
【００５９】
１  加熱源
２  圧縮機
６  ヒートポンプ
７  沸上げポンプ
８  貯湯タンク
１０  切換手段
１３  浴槽
１７  貯湯温度検知手段
３４  出湯口
【図１】
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【図２】
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