(57)【要約】【課題】貯湯給湯装置において、凍結防止用のヒータを設置しなくて凝縮水の凍結を防止可能なもの、製作コストを低減すると共に省エネルギー性の向上を図ったもの、等を提供することである。【解決手段】貯湯給湯装置１は、湯水を貯留する為の貯湯タンク５と、この貯湯タンク５内の湯水温度が低い場合に加熱する為の燃焼式の補助熱源機１０であって燃焼排気の潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器１０ｄを有する補助熱源機１０とを備え、潜熱回収用熱交換器１０ｄで発生した酸性の凝縮水を中和して貯留する為の中和器３１を備え、この中和器３１は、貯湯タンク５の下部の外周面に近接状に配置され、貯湯タンク５と伝熱可能に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯留する為の貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水温度が低い場合に加熱する為の燃焼式の補助熱源機であって燃焼排気の潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器を有する補助熱源機とを備えた貯湯給湯装置において、
前記潜熱回収用熱交換器で発生した凝縮水を貯留する為の貯留槽を備え、この貯留槽は前記貯湯タンクと伝熱可能に設けられていることを特徴とする貯湯給湯装置。
【請求項２】
前記貯留槽は、酸性の凝縮水を中和する為の中和器であることを特徴とする請求項１に記載の貯湯給湯装置。
【請求項３】
前記貯湯タンクの周囲に断熱材が設けられ、
前記貯留槽は、前記断熱材に覆われるように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の貯湯給湯装置。
【請求項４】
前記貯留槽は、前記貯湯タンクの下部の外周面に近接状に配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の貯湯給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は貯湯給湯装置に関し、特に補助熱源機の潜熱回収時に発生する凝縮水の凍結を防止可能な構造を備えたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高温の湯水を生成して貯湯し、所望の給湯先に供給可能な貯湯給湯装置が実用に供されている。この種の貯湯給湯装置は、湯水を貯留する為の貯湯タンク、各種の弁部材や各種の配管類、貯湯タンクに貯留されている湯水温度が低い場合等に加熱する為の補助熱源機、これら機器を内蔵した外装ケース、外部の主熱源機等を備えている。
【０００３】
上記の補助熱源機において、排気の顕熱を利用する顕熱回収用熱交換器を備えた燃焼装置だけでなく、熱効率の向上を図る為に、顕熱回収用熱交換器による熱交換後の排気の潜熱を利用する潜熱回収用熱交換器を備えた潜熱回収型の燃焼装置も実用化されている。
【０００４】
ところで、上記の潜熱回収用熱交換器で発生する凝縮水は、排気成分が溶け込み酸性度が高くなるので、中和してから機外に排出する必要がある。このため、外装ケースの内部には、凝縮水を中和する為の中和器が配置されている。この中和器は、アルカリ性の中和剤が充填されると共に、排気ガスが機外に漏出しないように内部に凝縮水が滞留される。
【０００５】
しかし、寒冷地や冬場等では、外気温度が低下して貯留された凝縮水が凍結すると、中和器が破損してしまう虞がある。この問題を解決する為に、例えば、特許文献１のドレン容器（中和器）は、凍結防止用のヒータを備え、気温又は水温の低下した場合、ヒータを駆動してドレン容器を加熱することで、凝縮水の凍結を防止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許２９０３１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１のドレン容器では、凍結防止用のヒータを追加的に設置する構造上、部品点数が増加し、コスト高となる。また、中和器は、酸性の凝縮水を一時的に貯留する為に腐食に強い合成樹脂から形成されているので、中和器内の凝縮水を効率良く加熱することができない。ヒータによる加熱量を増大させると、消費電力が増加してしまい、貯湯給湯装置の省エネルギー性に欠けるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、貯湯給湯装置において、凍結防止用のヒータを設置しなくて凝縮水の凍結を防止可能なもの、製作コストを低減すると共に省エネルギー性の向上を図ったもの、等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の貯湯給湯装置は、湯水を貯留する為の貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水温度が低い場合に加熱する為の燃焼式の補助熱源機であって燃焼排気の潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器を有する補助熱源機とを備えた貯湯給湯装置において、前記潜熱回収用熱交換器で発生した凝縮水を貯留する為の貯留槽を備え、この貯留槽は前記貯湯タンクと伝熱可能に設けられていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２の貯湯給湯装置は、請求項１の発明において、前記貯留槽は、酸性の凝縮水を中和する為の中和器であることを特徴としている。
【００１１】
請求項３の貯湯給湯装置は、請求項１又は２の発明において、前記貯湯タンクの周囲に断熱材が設けられ、前記貯留槽は、前記断熱材に覆われるように配置されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項４の貯湯給湯装置は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記貯留槽は、前記貯湯タンクの下部の外周面に近接状に配置されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、潜熱回収用熱交換器で発生した凝縮水を貯留する為の貯留槽を備え、この貯留槽は貯湯タンクと伝熱可能に設けられているので、寒冷地や冬場等では、貯湯タンクの熱を利用して貯留槽を加熱することで、貯留槽内の凝縮水の凍結を防止することができる。
【００１４】
従って、凍結防止用のヒータを設置しなくても、凝縮水の凍結を防止することができるので、製作コストを低減することができると共に、凍結防止の為に余分な電力を消費しないので、貯湯給湯装置の省エネルギー化を図ることができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、貯留槽は、酸性の凝縮水を中和する為の中和器であるので、既存の中和器を利用することで凝縮水の凍結防止の為の構造を容易に実現できる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、貯湯タンクの周囲に断熱材が設けられ、貯留槽は、断熱材に覆われるように配置されているので、貯湯タンクと貯留槽とを同時に保温可能となり、貯留槽内の凝縮水が凍結する虞がさらに低くなる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、貯留槽は、貯湯タンクの下部の外周面に近接状に配置されているので、貯留槽から凝縮水を排水する際に貯湯タンクの上部から熱を無駄に逃がすのを防止し、貯湯タンク内の湯水の温度成層を乱さない。貯湯タンクの下部の湯水温度が低い場合、従来では外部に排出されていた凝縮水の熱を貯湯タンクの下部に与えることもある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例に係る貯湯給湯装置の概略構成図である。
【図２】貯湯タンクの下部における貯湯タンクと貯留槽と断熱材の横断面図である。
【図３】部分変更形態に係る貯湯タンクと貯留槽の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００２０】
先ず、本発明の貯湯給湯装置１の全体構成について説明する。
図１に示すように、貯湯給湯装置１は、湯水を貯留する貯湯タンク５を備えた貯湯タンクユニット２、外部の主熱源機として貯湯タンク５の湯水の加熱を行うヒートポンプユニット３、貯湯給湯装置１を制御する制御ユニット４、貯湯タンクユニット２とヒートポンプユニット３との間に湯水を循環させる循環用配管８等から構成されている。
【００２１】
次に、貯湯タンクユニット２について説明する。
図１に示すように、貯湯タンクユニット２は、縦長筒状の外周面を有する貯湯タンク５、各種の配管６，７，８、貯湯タンク５に貯留された湯水の温度が低い場合に加熱する燃焼式の補助熱源機１０、湯水循環ポンプ１１、開閉弁１２、混合弁１３、主制御ユニット１６、外装ケース１７等を備えている。
【００２２】
貯湯タンク５は、ヒートポンプユニット３で加熱された高温の湯水（例えば、８０〜９０℃）を貯留するものである。貯湯タンク５には、複数の温度センサ５ａ〜５ｄが高さ方向所定間隔おきの位置に配置され、温度センサ５ａ〜５ｄの温度検出信号が主制御ユニット１６に供給される。
【００２３】
貯湯タンク５の周囲は、断熱材９で覆われている。断熱材９は、例えば、発泡ポリプロピレン、発泡ポリスチレン等からなる合成樹脂発泡体製の成形材であって、貯湯タンク５の周囲を覆って貯湯タンク５に貯留された温水の放熱を防ぐ断熱機能を有するものである。
【００２４】
給水配管６は、上水源から低温の上水を貯湯タンク５に供給するものであり、上流端が上水源に接続され、下流端が貯湯タンク５の下部に接続されている。給水配管６には、貯湯タンク５へ水道水を供給する為の開閉弁１２が設けられており、通常は開閉弁１２が開弁されていて、水道水を貯湯タンク５内に供給するようになっている。
【００２５】
出湯配管７は、貯湯タンク５内に貯湯された湯水を給湯栓１７等の所望の給湯先に供給するものであり、高温の湯水が流れる上流出湯通路７ａ、水と高温の湯水が混合された混合湯水が流れる下流出湯通路７ｂを有し、下流出湯通路７ｂの下流端が給湯栓１７に接続されている。上流出湯通路７ａと下流出湯通路７ｂとの間には混合弁１３が設置され、この混合弁１３に給水配管６から分岐したバイパス配管１４が接続されている。混合弁１３は、出湯温度が指令温度になるように水と高温の湯水の混合比を制御するものである。
【００２６】
循環加熱回路８は、貯湯タンク５とヒートポンプ式熱源機２０の給湯用熱交換器２２との間に湯水を循環させる閉回路であり、往き側通路８ａ、戻り側通路８ｂを有し、往き側通路８ａの上流端が貯湯タンク５の下部に接続され、戻り側通路８ｂの下流端が貯湯タンク５の上部に接続されている。往き側通路８ａには、湯水循環ポンプ１１が設置されている。戻り側通路８ｂから戻された高温の湯水を貯湯タンク５内に貯留し、給湯時には貯湯タンク５内の高温の湯水を出湯配管７に供給することができる。
【００２７】
次に、補助熱源機１０について説明する。
図１に示すように、補助熱源機１０が、出湯配管７の下流出湯通路７ｂの途中部分に設けられている。この補助熱源機１０は、燃焼用空気を供給する為の送風ファン１０ａ、燃料ガスを燃焼させるバーナーユニット１０ｂ、燃焼ガスの主として顕熱を回収する顕熱回収用熱交換器１０ｃ、顕熱回収後の燃焼排気ガスの主として潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器１０ｄ等を備え、燃料ガスを燃焼して湯水の加熱を行う公知のガス給湯器で構成されている。
【００２８】
補助熱源機１０は、貯湯タンク５内の湯水温度が設定温度以下の場合等の特別な場合に限り、主制御ユニット１６から指令が送信されて燃焼作動され、下流出湯通路７ｂを流れる湯水を再加熱するものである。補助熱源機１０に供給された湯水は、潜熱回収用熱交換器１０ｄにおいて燃焼排気ガスの潜熱により加熱された後、顕熱回収用熱交換器１０ｃに供給され、その顕熱回収用熱交換器１０ｃにより加熱された後、出湯される。
【００２９】
潜熱回収用熱交換器１０ｄの直下には、潜熱回収用熱交換器１０ｄの潜熱回収により発生した凝縮水（ドレン）を受けるトレイ１０ｅが設けられ、このトレイ１０ｅで回収された凝縮水は、ドレン管１０ｆを通って中和器３１（貯留槽に相当する）に送られる。
【００３０】
中和器３１は、ドレン管１０ｆにより供給される酸性の凝縮水を中和して、排気ガスが機外に漏出しないように凝縮水を貯留する為のものである。中和器３１は、断面視円弧状の箱形の容器３１ａ（図２参照）、この容器３１ａ内に収容されたアルカリ性の中和剤（図示略）、前記容器３１ａ内に設置された仕切り板（図示略）等を有している。仕切り板によって内部通路が構成され、この内部通路が凝縮水によって水封可能に構成されている。中和器３１の排出口には、排水管３２の上流端が接続されている。
【００３１】
外装ケース１７は、薄鋼板製の箱状に形成され、貯湯タンク５、各種の配管６，７，８、補助熱源機１０、湯水循環ポンプ１１、開閉弁１２、混合弁１３、各種の温度センサ１５ａ〜１５ｄ、主制御ユニット１６等を収容している。
【００３２】
次に、ヒートポンプユニット３について説明する。
図１に示すように、ヒートポンプユニット３は、圧縮機２１と、凝縮熱交換器としての給湯用熱交換器２２と、高圧の冷媒を急膨張させて温度と圧力を下げる膨張弁２３と、蒸発熱交換器としての外気熱吸収用熱交換器２４とを冷媒回路２５を介して接続して構成されたヒートポンプ式熱源機２０を備え、冷媒回路２５に収容された冷媒を利用して湯水の加熱を行う加熱循環運転を行う。
【００３３】
ヒートポンプユニット３は、さらに、送風モータ２７ａで駆動される蒸発熱交換器用の送風ファン２７と、主制御ユニット１６に接続され且つヒートポンプユニット３を制御する補助制御ユニット２８と、これらを収納する外装ケース２９等を備えている。
【００３４】
次に、制御ユニット４について説明する。
図１に示すように、貯湯給湯装置１は、主制御ユニット１６と補助制御ユニット２８からなる制御ユニット４によって制御される。各種の温度センサ等の検出信号が制御ユニット４に送信され、この制御ユニット４により、貯湯タンクユニット２とヒートポンプユニット３の動作、各種のポンプの作動・停止、各種の弁の開閉状態の切り換え及び開度調整等を制御し、各種運転（加熱循環運転、給湯運転等）を実行する。
【００３５】
主制御ユニット１６は、ユーザーが操作可能な操作リモコン１９との間でデータ通信可能であり、操作リモコン１９のスイッチ操作により目標給湯温度が設定されると、その目標給湯温度データが操作リモコン１９から主制御ユニット１６に送信される。補助制御ユニット２８は、主制御ユニット１６との間でデータ通信可能であり、主制御ユニット１６からの指令に従ってヒートポンプユニット３の各種機器（圧縮機２１、膨張弁２３、送風モータ２７ａ等）の駆動制御を行う。
【００３６】
次に、本発明に係る中和器３１の貯湯タンク５に対する設置構造について説明する。
図１，図２に示すように、中和器３１は、貯湯タンク５の下部の外周面に沿うように近接状に配置され、貯湯タンク５と伝熱可能に設けられている。即ち、中和器３１と貯湯タンク５は、中和器３１に貯留されている凝縮水と貯湯タンク５に貯留されている湯水とが熱交換可能となるように配置されている。
【００３７】
図２に示すように、断熱材９の下部の内周側には、断面視円弧状の凹欠け部９ａがタンク側に臨むように形成され、この凹欠け部９ａに中和器３１が収納されている。即ち、中和器３１は、タンク側を除く周囲が断熱材９で覆われるように配置されている。ドレン管１０ｆと排水管３２は、断熱材９を貫通して中和器３１に夫々接続されている。
【００３８】
尚、中和器３１の設置箇所は、貯湯タンク５の下部に限定せず、貯湯タンク５の中段部から下端部にかけての領域に設置されても良く、タンク側周面が、貯湯タンク５の下部の外周面に円弧接触状となるように配置されても良い。
【００３９】
次に、本発明の貯湯給湯装置１の作用及び効果について説明する。
補助熱源機１０の稼動に伴い、中和器３１には潜熱回収用熱交換器１０ｄの潜熱回収により発生した凝縮水がドレン管１０ｆを通って徐々に貯留される。ここで、例えば、寒冷地や冬場等では、外気温度が低下すると凝縮水が凍結してしまう虞があるが、中和器３１が、貯湯タンク５と伝熱可能に設けられているので、貯湯タンク５の凍結する虞がない湯水の熱が凝縮水に伝熱され、凝縮水の凍結を防止する。
【００４０】
ところで、貯湯タンク５の下部の湯水は、加熱循環運転後や給湯運転後の残水等により低温の場合がある。一方、凝縮水の温度は、発生時には３０〜４０℃程度であり、中和器３１が、貯湯タンク５の下部の外周面に近接状に配置されているので、貯湯タンク５の下部の湯水の温度が低い場合、凝縮水の熱が貯湯タンク５の下部の湯水に伝熱され、湯水の温度が上昇する。
【００４１】
以上説明したように、潜熱回収用熱交換器１０ｄで発生した凝縮水を貯留する為の中和器３１（貯留槽）を備え、この中和器３１は貯湯タンク５と伝熱可能に設けられているので、寒冷地や冬場等では、貯湯タンク５の熱を利用して中和器３１を加熱することで、中和器３１内の凝縮水の凍結を防止することができる。
【００４２】
従って、凍結防止用のヒータを設置しなくても、凝縮水の凍結を防止することができるので、製作コストを低減することができると共に、凍結防止の為に余分な電力を消費しないので、貯湯給湯装置１の省エネルギー化を図ることができる。
【００４３】
また、中和器３１は、酸性の凝縮水を中和する為の中和器であるので、既存の中和器３１を利用することで凝縮水の凍結防止の為の構造を容易に実現できる。
【００４４】
さらに、貯湯タンク５の周囲に断熱材９が設けられ、中和器３１は、断熱材９に覆われるように配置されているので、貯湯タンク５と中和器３１とを同時に保温可能となり、中和器３１内の凝縮水が凍結する虞がさらに低くなる。
【００４５】
加えて、中和器３１は、貯湯タンクの下部の外周面に近接状に配置されているので、中和器３１から凝縮水を排水する際に貯湯タンク５の上部から熱を無駄に逃がすのを防止し、貯湯タンク５内の湯水の温度成層を乱さない。貯湯タンク５の下部の湯水温度が低い場合、従来では外部に排出されていた凝縮水の熱を貯湯タンク５の下部に与えることもある。
【００４６】
次に、前記実施例を部分的に変更した例について説明する。
［１］図３に示すように、貯湯タンク５の下部の外周面には、凝縮水を中和して貯留する為のコイル状の中和器３１Ａが近接状に設置されている。コイル状の中和器３１Ａは、可撓性の有る管部材から巻径が同径の螺旋状に構成されている。中和器３１Ａの管部材には、中和剤が充填されている。
【００４７】
コイル状の中和器３１Ａの上流側端部には、ドレン管１０ｆの下流端が接続され、コイル状の中和器３１Ａの下流側端部には、排水管３２の上流端が接続されている。中和器３１Ａは、断熱材９で覆われるように配置されている。この構造によれば、中和器３１Ａの省スペース化を図れるので、貯湯給湯装置１（貯湯タンクユニット２）の小型化を図ることができる。尚、中和器３１，３１Ａの形状は特に限定する必要はなく、貯湯タンク５と伝熱可能であれば、種々の形状を採用可能である。
【００４８】
［２］前記実施例において、貯湯タンクユニット２とヒートポンプユニット３とは別体に構成しているが、特にこの構造に限定する必要はなく、貯湯タンクユニット２とヒートポンプユニット３とを一体的に構成したものであっても良い。この構造の場合、補助熱源機１０で発生した凝縮水を排水する為の排水管と蒸発熱交換器で発生した凝縮水を排水する為の配管とを一体化することで、施工コストを低減することができる。
【００４９】
［３］前記実施例において、中和器３１が貯留槽に相当するものとしているが、この構造に限定する必要はなく、凝縮水を中和する中和器とは別に、凝縮水を貯留可能な貯留槽を貯湯タンク５と伝熱可能となるように別途設置した構造であって良い。
【００５０】
［４］前記実施例において、外部の主熱源機としてヒートポンプユニット２を採用しているが、特にこれに限定する必要はなく、その他の熱源機（例えば、燃料電池発電装置等）を採用しても良い。
【００５１】
［５］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。
【符号の説明】
【００５２】
１      貯湯給湯装置
５      貯湯タンク
９      断熱材
１０    補助熱源機
１０ｄ  潜熱回収用熱交換器
３１    中和器
【図１】
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【図２】
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【図３】
2015004453.tif 000005