(57)【要約】【課題】  中温水の有効利用を低コストで実現することのできる給湯装置を提供すること。【解決手段】  取水口を備え、貯湯タンク１の上端部から下部に向かって縦にのびる中温水取出し配管１５が貯湯タンクの内部に設けられ、中温水取出し配管の取水口には中温水温度で開動作する形状記憶バルブが設けられ、中温水取出し配管の上端部を給湯配管６に連通させ、熱交換器での熱交換により高温水が低温化されて生成した中温水を優先的に取り出す。【選択図】図１
2006125677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクの下部に接続され、低温水を供給する給水配管と、貯湯タンクの下部および上部に接続され、低温水を貯湯タンクの下部から取り出し、高温水を上部に供給する循環配管と、循環配管の途中に設けられ、貯湯タンクの下部から取り出された低温水を昇温して高温水を生成させるヒートポンプと、貯湯タンクの上部に接続され、貯湯タンク内の温水を取り出す給湯配管と、貯湯タンク内の高温水域に配置され、風呂、床暖房装置、浴室乾燥機等に用いられる熱媒と高温水の間で熱交換する熱交換器とを備えた給湯装置において、取水口を備え、貯湯タンクの上端部から下部に向かって縦にのびる中温水取出し配管が貯湯タンクの内部に設けられ、中温水取出し配管の取水口には中温水温度で開動作する形状記憶バルブが設けられ、中温水取出し配管の上端部を給湯配管に連通させ、熱交換器での熱交換により高温水が低温化されて生成した中温水を優先的に取り出すことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
中温水取出し配管の取水口は貯湯タンクの高さ方向に複数設けられ、その各々に形状記憶バルブが設けられている請求項１記載の給湯装置。
【請求項３】
中温水取出し配管は長さの異なる複数の管から形成され、各々の管の下端部に取水口が設けられ、取水口に形状記憶バルブが設けられている請求項１記載の給湯装置。
【請求項４】
形状記憶バルブは、中温水取出し配管の取水口に連通する連通口が一端に形成され、中央部付近に貫通口が形成された中空な本体を有し、本体の外側と内側に、中央部付近に貫通した連通口を有する外筒、内筒がそれぞれ設けられ、外筒は、本体の外周面に沿ってスライド自在とされ、内筒は、本体の内周面に沿ってスライド自在とされ、また、本体の外周と内周には、形状記憶ばねとバイアスばねが各一つずつで一組となって設けられ、形状記憶ばねには、一方が変態点３０℃〜４５℃のものが、他方が変態点５５℃〜７０℃のものが用いられ、本体の外側に形状記憶ばねが配置された場合、内側にはバイアスばねが配置され、内側に形状記憶ばねが配置された場合、外側にはバイアスばねが配置され、外筒および内筒は、形状記憶ばねとバイアスばねによって付勢され、両者間に圧接されている請求項１、２または３記載の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプにより水を沸かし、貯湯タンクに溜めた湯を風呂等の熱源とし、また、カラン等の出湯端末に供給する給湯装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記給湯装置では、図４に示したように、湯を溜める貯湯タンク１内の上部に、風呂２、床暖房装置、浴室乾燥機等に用いられる熱媒との間で熱交換する熱交換器３が配置されている。貯湯タンク１には、下部および上部に接続された循環配管４が設けられ、循環配管４の途中にヒートポンプ５が設けられている。また、貯湯タンク１の上部に給湯配管６が接続され、給湯配管６の末端はシャワー、カラン等の出湯端末７に連通している。さらに、貯湯タンク１の下部には給水配管８が接続されている。給水配管８からは分岐配管９が分岐し、給湯配管６に連通している。
【０００４】
このような給湯装置では、市水である温度１５℃程度の低温水Ｌが、給水配管８を通じて貯湯タンク１の下部より内部に供給され、この低温水Ｌを貯湯タンク１の下部より循環配管４内に取り出し、ヒートポンプ５で沸かして温度８０℃〜９０℃の高温水Ｈとし、貯湯タンク１の上部より取り入れる。高温水Ｈは、給湯配管６に設けられた開閉弁１０を開けることにより、給湯配管６を通じて取り出され、分岐配管９より供給される市水と湯水混合弁１１において混合され、適温に調節されてシャワー、カラン等の出湯端末７に供給される。また、高温水Ｈは、風呂２、床暖房装置、浴室乾燥機等の熱媒と熱交換器３において熱交換される。この熱交換により貯湯タンク１内には温度３０℃〜７０℃の中温水Ｍが発生する。
【０００５】
中温水Ｍは、ヒートポンプ５により９０℃まで沸き上げる際の、（加熱量）／（消費電力）で示されるＣＯＰが１〜２程度であり、低温水ＬのＣＯＰが３〜４程度であるのに対して低い。したがって、中温水Ｍは高温水Ｈの生成には適さない。また、中温水Ｍをそのまま放っておくと、高温水Ｈが少なくなることから熱交換効率が低下するという問題が生じる。
【０００６】
そこで、上記給湯装置では、中温水Ｍを給湯に利用するようにしている。そのために、取水口を貯湯タンク１の高さ方向に複数設け、貯湯タンク１の側面に配置し、取水口の各々に開閉弁１２を取り付けている。各開閉弁１２は取水配管１３に接続され、取水配管１３は、給湯配管６に湯水混合弁１１より上流側で接続されている。また、サーミスタ等の温度センサ１４が貯湯タンク１の高さ方向に複数設けられ、中温水Ｍの検出を行えるようにしている。一つの温度センサ１４の温度検知は一つの開閉弁１２の開閉動作に対応させている。
【０００７】
このような給湯装置では、いずれかの温度センサ１４が３０℃〜７０℃の範囲の温度を検知すると、これに対応する開閉弁１２が開動作し、中温水Ｍが取水配管１３を通って給湯配管６に供給される。そして、そのまま、または湯水混合弁１１において市水と混合され、適温に調節されて出湯端末７に供給される。中温水Ｍが消費される分、給水配管８を通じて低温水Ｌが貯湯タンク１に供給されるため、ヒートポンプ５のＣＯＰが良好な値となる。
【特許文献１】特開２００３−２９４２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のとおりに、図４に示した給湯装置では、ヒートポンプ５の加熱効率を高めつつ、中温水Ｍの有効利用を図っているが、その一方で、中温水Ｍを取り出すために開閉弁１２を複数設けているため、その分コストが高くなるという問題が指摘される。また、貯湯タンク１の側面に設けられる取水口には高い水密性が要求されるため、これを実現するためにコストが高くなるという問題も指摘される。
【０００９】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、中温水の有効利用を低コストで実現することのできる給湯装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は、上記の課題を解決するために、第１には、湯を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクの下部に接続され、低温水を供給する給水配管と、貯湯タンクの下部および上部に接続され、低温水を貯湯タンクの下部から取り出し、上部に供給する循環配管と、循環配管の途中に設けられ、貯湯タンクの下部から取り出された低温水を昇温して高温水を生成させるヒートポンプと、貯湯タンクの上部に接続され、貯湯タンク内の温水を取り出す給湯配管と、貯湯タンク内の高温水域に配置され、風呂、床暖房装置、浴室乾燥機等に用いられる熱媒と高温水の間で熱交換する熱交換器とを備えた給湯装置において、取水口を備え、貯湯タンクの上端部から下部に向かって縦にのびる中温水取出し配管が貯湯タンクの内部に設けられ、中温水取出し配管の取水口には中温水温度で開動作する形状記憶バルブが設けられ、中温水取出し配管の上端部を給湯配管に連通させ、熱交換器での熱交換により高温水が低温化されて生成した中温水を優先的に取り出すことを特徴としている。
【００１１】
本願発明は、第２には、第１の給湯装置において、中温水取出し配管の取水口は貯湯タンクの高さ方向に複数設けられ、その各々に形状記憶バルブが設けられていることを特徴としている。
【００１２】
本願発明は、第３には、第１の給湯装置において、中温水取出し配管は長さの異なる複数の管から形成され、各々の管の下端部に取水口が設けられ、取水口に形状記憶バルブが設けられていることを特徴としている。
【００１３】
本願発明は、第４には、第１、第２または第３の給湯装置において、形状記憶バルブは、中温水取出し配管の取水口に連通する連通口が一端に形成され、中央部付近に貫通口が形成された中空な本体を有し、本体の外側と内側に、中央部付近に貫通した連通口を有する外筒、内筒がそれぞれ設けられ、外筒は、本体の外周面に沿ってスライド自在とされ、内筒は、本体の内周面に沿ってスライド自在とされ、また、本体の外周と内周には、形状記憶ばねとバイアスばねが各一つずつで一組となって設けられ、形状記憶ばねには、一方が変態点３０℃〜４５℃のものが、他方が変態点５５℃〜７０℃のものが用いられ、本体の外側に形状記憶ばねが配置された場合、内側にはバイアスばねが配置され、内側に形状記憶ばねが配置された場合、外側にはバイアスばねが配置され、外筒および内筒は、形状記憶ばねとバイアスばねによって付勢され、両者間に圧接されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本願発明の第１、第２、第３および第４の給湯装置によれば、中温水の貯湯タンクからの取出しを安価に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に沿って本願発明の給湯装置についてさらに詳しく説明する。
【００１６】
図１は、本願発明の給湯装置の一実施形態を示した概要図である。図１図中に示した符号の内、図４に示したものと同一の符号は同じものを示している。すなわち、図１に示した給湯装置では、湯を溜める貯湯タンク１内の上部の高温水Ｈ域に、風呂２、床暖房装置、浴室乾燥機等に用いられる熱媒との間で熱交換する熱交換器３が配置されている。貯湯タンク１には、下部および上部に接続され、低温水Ｌを貯湯タンク１の下部より取り出し、高温水Ｈを上部に供給する循環配管４が設けられ、循環配管４の途中に、取り出した低温水Ｌを昇温させて高温水Ｈを生成させるＣＯ2ヒートポンプ等のヒートポンプ５が設けられている。また、貯湯タンク１の上部に、貯湯タンク１内の温水を取り出す給湯配管６が接続され、給湯配管６の末端はシャワー、カラン等の出湯端末７に連通している。さらに、貯湯タンク１の下部には、低温水Ｈを供給する給水配管８が接続されている。給水配管８からは分岐配管９が分岐し、給湯配管６に連通している。
【００１７】
加えて、図１に示した給湯装置では、取水口を備えた中温水取出し配管１５が貯湯タンク１の内部に設けられている。中温水取出し配管１５は、貯湯タンク１の上端部から下部に向かって縦にのびている。取水口は、この中温水取出し配管１５の側面に設けられており、中温水取出し配管１５の長さを７等分した分割点に当たる位置の６箇所に設けられている。もちろん、取水口は６箇所に限られることはなく、複数であればよい。
【００１８】
また、中温水取出し配管１５の取水口には、中温水温度（３０℃〜７０℃）で開動作する形状記憶バルブ１６が設けられている。さらに、中温水取出し配管１５の上端部は、取水配管１７を介して給湯配管６に分岐配管９より上流側で連通している。取水配管１７には開閉弁１８が設けられ、開閉弁１８は、貯湯タンク１の高さ方向に複数配設されたサーミスタ等の温度センサ１４による温度検知により、制御装置Ｃを通じて開閉するようになっている。
【００１９】
このような図１に示した給湯装置では、熱交換器３における熱交換によって高温水Ｈが使われ、低温化されて中温水Ｍが発生し、貯湯タンク１内に溜まると、その部分に対応する形状記憶バルブ１６が開動作し、中温水Ｍが中温水取出し配管１５内に流入する。同時に、温度センサ１４が中温水温度（３０℃〜７０℃）を検知し、この温度検知に基づき、制御装置Ｃを通じて開閉弁１８が開動作する。このとき、給湯配管６に設けられた開閉弁１０は閉じている。このため、中温水Ｍは、取水配管１７を流れ、高温水Ｈより優先して給湯配管６に供給される。
【００２０】
このように、図１に示した給湯装置では、中温水Ｍの取出しに形状記憶バルブ１６を用い、図４に示した開閉弁１２を用いていないため、電気信号による動作制御ではなく、その分コストが低減する。また、水密性が要求される箇所は、貯湯タンク１の上端部に集中し、１箇所のみであり、低コストとなる。したがって、中温水Ｍの貯湯タンク１からの取出しが安価に実現される。
【００２１】
形状記憶バルブ１６については、様々な構成のものを採用することができる。一例が図２に示される。
【００２２】
図２に示した形状記憶バルブ１６は、図１に示した中温水取出し配管１５の取水口に連通する連通口１９が一端に形成され、中央部付近に貫通口２０が形成された中空な本体２１を有している。本体２１の外側と内側には、外筒２２、内筒２３がそれぞれ設けられている。外筒２２は、本体２１の外周面に沿ってスライド自在とされ、内筒２３は、本体２１の内周面に沿ってスライド自在とされている。これらの外筒２２および内筒２３は、ともに、中央部付近に貫通した連通口２４、２５を有している。外筒２２の連通口２４と内筒２３の連通口２５、そして、本体２１の貫通口２０の三つが一致したとき、形状記憶バルブ１６は開状態となる。
【００２３】
本体２１の外周と内周には、形状記憶ばね２６、２７と通常のバイアスばね２８、２９が各一つずつで一組となって設けられている。形状記憶ばね２６、２７には、一方に変態点が３０℃〜４５℃のものが、他方に変態点が５５℃〜７０℃のものが採用される。図２に示した形状記憶バルブ１６では、形状記憶ばね２６が変態点４０℃のもので、形状記憶ばね２７が変態点６０℃のものとしている。このような形状記憶ばね２６、２７は、Ｎｉ−Ｔｉ等の形状記憶合金線から作製することができる。また、外側に形状記憶ばね２６を配置した場合には、内側にはバイアスばね２９を配置し、内側に形状記憶ばね２７を配置した場合には、外側にはバイアスばね２８を配置する。上記の外筒２２および内筒２３は、このような形状記憶ばね２６、２７とバイアスばね２８、２９によって付勢され、両者間に圧接されている。
【００２４】
図２に示した形状記憶バルブ１６は次のように動作する。
【００２５】
温度６０℃以上では、形状記憶ばね２６、２７ともに変態点以上のため、記憶形状を保ち、バイアスばね２８、２９が縮む。このとき、外筒２２の連通口２４は本体２１の貫通口２０と一致しているが、内筒２３の連通口２５は貫通口２０と一致しない。このため、形状記憶バルブ１６は閉状態となる。図１に示した中温水取出し配管１５には湯水が流入しない。
【００２６】
温度４０℃以上６０℃未満では、変態点が６０℃の形状記憶ばね２７がバイアスばね２９に屈する。つまり、バイアスばね２９が伸び、形状記憶ばね２７が縮む。このため、内筒２３が、本体２１の内周面に沿ってスライドする。その結果、外筒２２の連通口２４、本体２１の貫通口２０および内筒２３の連通口２５が一致し、形状記憶バルブ１６は開状態となる。図１に示した中温水Ｍは、連通口２４、貫通口２０および連通口２５を通って形状記憶バルブ１６内に流入し、連通口１９を経て中温水取出し配管１５内に取水口を通じて流れ込む。中温水Ｍの取出しが可能となる。
【００２７】
温度４０℃未満では、変態点が４０℃の形状記憶ばね２６もバイアスばね２８に屈する。バイアスばね２８が伸び、形状記憶ばね２６が縮む。したがって、内筒２３の連通口２５は本体２１の貫通口２０に一致しているが、外筒２２が、本体２１の外周面に沿ってスライドし、連通口２４が貫通口２０に一致しない。このため、形状記憶バルブ１６は、閉状態となる。図１に示した中温水取出し配管１５への湯水の流入が阻止される。
【００２８】
図３は、本願発明の給湯装置の別の実施形態を示した概略図である。図３図中に示した符号の内、図１に示したものと同一の符号は同じのものを示している。
【００２９】
図３に示した給湯装置が図１に示した給湯装置と異なる点は、中温水取出し配管１５の構成である。すなわち、図３に示した給湯装置では、中温水取出し配管１５が、長さの異なる複数の管１５ａ、１５ｂ、１５ｃから形成されている。取水口は、各々の管１５ａ、１５ｂ、１５ｃの下端部に設けられ、この取水口に形状記憶バルブ１６が設けられている。また、管１５ａ、１５ｂ、１５ｃの上端部は、貯湯タンク１の上端部に配置され、開閉弁１８の上流側で取水配管１７に連通している。
【００３０】
図３に示した給湯装置では、中温水取出し配管１５を構成する管を３本としているが、管の本数は３本に限られることはなく、複数本であればよい。
【００３１】
このような図３に示した給湯装置では、熱交換器３における熱交換によって高温水Ｈが使われ、中温水Ｍが発生し、貯湯タンク１内に溜まると、その部分に対応する形状記憶バルブ１６が開動作し、中温水Ｍが中温水取出し配管１５のいずれかの管１５ａ、１５ｂ、１５ｃ内に流入する。同時に、温度センサ１４が中温水温度（３０℃〜７０℃）を検知し、この温度検知に基づき、制御装置Ｃを通じて開閉弁１８が開動作する。このとき、給湯配管６に設けられた開閉弁１０は閉じている。このため、中温水Ｍは、取水配管１７を流れ、高温水Ｈより優先して給湯配管６に供給される。
【００３２】
このように、図３に示した給湯装置では、図１に示した給湯装置と同様に、中温水Ｍの取出しに形状記憶バルブ１６を用い、図４に示した開閉弁１２を用いていないため、電気信号による動作制御ではなく、その分コストが低減する。また、水密性が要求される箇所は、給湯タンク１の上端部に集中し、１箇所のみであり、低コストとなる。したがって、中温水Ｍの貯湯タンク１からの取出しが安価に実現される。
【００３３】
もちろん、本願発明は、以上の実施形態によって限定されるものではない。熱交換器、ヒートポンプ、形状記憶バルブ等の構成および構造等の細部については様々な態様が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本願発明の給湯装置の一実施形態を示した概略図である。
【図２】形状記憶バルブの一例とその動作について示した断面図である。
【図３】本願発明の給湯装置の別の実施形態を示した概略図である。
【図４】従来の給湯装置を示した概略図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    貯湯タンク
２    風呂
３    熱交換器
４    循環配管
５    ヒートポンプ
６    給湯配管
７    出湯端末
８    給水配管
９    分岐配管
１０    開閉弁
１１    湯水混合弁
１４    温度センサ
１５    中温水取出し配管
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ    管
１６    形状記憶バルブ
１７    取水配管
１８    開閉弁
１９    連通口
２０    貫通口
２１    本体
２２    外筒
２３    内筒
２４、２５    連通口
２６、２７    形状記憶ばね
２８、２９    バイアスばね
【図１】
2006125677.tif 000003
【図２】
2006125677.tif 000004
【図３】
2006125677.tif 000005
【図４】
2006125677.tif 000006