(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクと、前記貯湯タンク内に貯湯された温水を浴室内にミスト状に噴霧する噴霧ノズルと、前記貯湯タンクと噴霧ノズルとを接続する温水配管と、を少なくとも備えた貯湯式給湯装置であって、前記貯湯式給湯装置は、前記温水配管内の温水を熱源として前記浴室内の空気を昇温させ浴室内を暖房するための気−液熱交換器をさらに備え、前記温水配管における前記気−液熱交換器と前記噴霧ノズルとの間から、温水配管を流れる温水の一部を前記貯湯タンクに戻すための比例弁を備えた戻し配管が分岐しており、前記気−液熱交換器で熱交換した後の前記温水が前記噴霧ノズルに送給されることを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記温水配管には２個以上の噴霧ノズルが接続していることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】
前記貯湯タンク内に貯湯する温水のための熱源として、太陽熱集熱器で得られた熱、コジェネレーションシステムから発生する熱、または夜間電力を利用して得られる熱のいずれかを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は貯湯式給湯装置に関し、特に、浴室内の暖房とミストサウナ化を可能とする貯湯式給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽熱集熱器などで得られる熱で昇温した熱媒体と熱交換することで得られる温水を貯湯する貯湯タンクを備え、貯湯タンク内の温水をミスト状に噴霧して浴室内をミストサウナ化するようにした貯湯式給湯装置は知られており、その一例が特許文献１などに記載されている。また、貯湯タンクの温水を、床暖房のような低温暖房の熱源、温風暖房器のような高温暖房の熱源として用いることも知られており、その一例が特許文献２などに記載されている。このような貯湯式給湯装置は、再生可能なエネルギあるいは廃熱等のエネルギを有効利用できることから、より広い分野での利用が期待されている。
【０００３】
さらに、近年、高齢者にも優しい浴室の構成が求められており、ガスバーナを備えた給湯器等の温水を、浴室に備えた気−液熱交換器の熱源として利用し、浴室内の空気を該気−液熱交換器を通して巡回させることで、浴室内の暖房を行うと同時に、浴室のミストサウナ化も可能としたミストサウナ装置も知られており、その一例が特許文献３などに記載されている。
【０００４】
ミストサウナ用の温水として、貯湯タンクの温水を用いる場合には、ガスバーナを用いた給湯器からの温水を用いる場合と比べて、次のような利点もある。すなわち、浴室におけるミストサウナでは、１Ｌ／ｍｉｎ程度の温水量の使用で使用者に十分な爽快感を与えることができるところ、ガスバーナを用いた給湯器では、バーナの着火および燃焼の安定性のために最低限の３．５〜４．０Ｌ／ｍｉｎ程度の流量が必要とされており、給湯器からの温水を直接ミスト用の噴霧ノズルに供給できない。そのために、給湯器からの温水と液−液熱交換器で熱交換した温水を、流量を１Ｌ／ｍｉｎ程度に制御してミスト用の噴霧ノズルに送るようにしており、装置の大型化と複雑化を招いている。貯湯タンクからの温水を用いる場合には、上記した液−液熱交換器を用いずに、適量の温水を直接ミスト用の噴霧ノズルに供給することができるので、その分だけミスト噴霧に係る装置の小型化と簡素化が可能となる利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−５８１６４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８６１３７号公報
【特許文献３】特開２００６−２０４３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３に記載される温風暖房装置とミストサウナ化装置を備えた浴室は高齢者にとつても使い勝手のよいものであり、好ましい浴室の態様である。しかし、前記したようにバーナを用いた給湯器を使用しているので、浴室のミストサウナ化のために液−液熱交換器を必要とする。特許文献１に記載の貯湯式給湯装置は、貯湯タンクを用いているので浴室のミストサウナ化は容易であるが、浴室の暖房までは考慮されていない。特許文献２に記載の貯湯式給湯装置では、貯湯タンク内の温水を温風暖房器のような高温暖房用の熱源として用いるようにしており、温風暖房器を浴室内に設置することで、浴室暖房は容易となる。しかし、浴室のミストサウナ化までは考慮されていない。
【０００７】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、貯湯タンク内に貯湯された温水を用いて浴室の暖房とミストサウナ化の双方を可能とした貯湯式給湯装置を開示することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による貯湯式給湯装置は、貯湯タンクと、前記貯湯タンク内に貯湯された温水を浴室内にミスト状に噴霧する噴霧ノズルと、前記貯湯タンクと噴霧ノズルとを接続する温水配管と、を少なくとも備えた貯湯式給湯装置であって、前記貯湯式給湯装置は、前記温水配管内の温水を熱源として前記浴室内の空気を昇温させ浴室内を暖房するための気−液熱交換器をさらに備え、前記温水配管における前記気−液熱交換器と前記噴霧ノズルとの間から、温水配管を流れる温水の一部を前記貯湯タンクに戻すための比例弁を備えた戻し配管が分岐しており、前記気−液熱交換器で熱交換した後の前記温水が前記噴霧ノズルに送給されることを特徴とする。
【０００９】
上記の貯湯式給湯装置では、貯湯タンク内に貯湯された温水を噴霧ノズルに直接送給してミスト化することができ、液−液熱交換器等を必要としないので、構成を簡素化することができる。また、貯湯タンク内の温水が噴霧ノズルに到達する途中で浴室に備えた気−液熱交換器を通過し、そこで熱交換して浴室内の空気を暖めるので、浴室暖房も同時に可能となる。もちろん、ファンを停止する等により、浴室内の空気を気−液熱交換器を通して巡回させないことにより、浴室のミストサウナ化のみも可能である。さらに、浴室に備えた気−液熱交換器と噴霧ノズルとの位置関係は自由であるが、気−液熱交換器で昇温しファンにより浴室内に送られる温風とともに噴霧ノズルからのミストが浴室内に送り込まれるように、気−液熱交換器と噴霧ノズルとの位置関係を設定しておくことは好ましく、それにより、より快適なミストサウナ環境が得られる。もちろん、この場合でも、気−液熱交換器に備えられるファンを停止して浴室内の空気を気−液熱交換器を通して巡回させないことにより、ミストのみを浴室内に供給する使用態様も選択可能となる。また、本発明による貯湯式給湯装置は、温水配管における気−液熱交換器と前記噴霧ノズルとの間から、温水配管を流れる温水の一部を貯湯タンクに戻すための比例弁を備えた戻し配管を分岐させている。そのために、例えば１Ｌ／ｍｉｎ程度の温水量をミスト化するのに適した噴霧ノズルを１個だけ使用する場合であっても、浴室暖房に必要な熱量を確保できるだけの流量（例えば１Ｌ／ｍｉｎを超える流量）の温水を温水配管に流して所望の浴室暖房を行い、気−液熱交換器から出てくる熱交換後の温水の一部を前記戻し配管を経由して貯湯タンク内に戻すことで、所望の浴室暖房と浴室のミストサウナ化が可能となる。
【００１０】
噴霧ノズルからミストとして噴霧する温水量は任意であり、温水配管に流量調整弁を設けることで、所望の流量の温水を得ることができる。従来のミストサウナと同様に、１Ｌ／ｍｉｎ程度の流量であってもよく、より多くの流量であってもよい。浴室暖房も同時に行う場合に、例えば１Ｌ／ｍｉｎ程度の温水量では熱量が不足して、所望の温度にまで室温を上げることができないことが起こり得る。それに対処するために、本発明による貯湯式給湯装置の一態様では、前記温水配管には２個以上の噴霧ノズルが接続していることを特徴とする。この態様では、１個の噴霧ノズルを用いる場合よりも、より多くの温水をミスト化することが可能であり、結果として温水配管により多くの量の温水を流すことが可能となる。それにより、浴室暖房に必要な熱量を確保することができる。
【００１１】
本発明による貯湯式給湯装置において、貯湯タンク内に貯湯する温水のための熱源には特に制限はないが、省エネルギの観点から、太陽熱集熱器で得られた熱、コジェネレーションシステムから発生する熱、または夜間電力を利用して得られる熱のいずれかを用いることが好ましい。なお、前記コジェネレーションシステムは、エンジンを含むシステム、タービンを含むシステム、燃料電池を含むシステム等が知られており、コジェネレーションシステムから発生する熱には、それらエンジンやタービンからの廃熱、燃料電池の作動に伴って発生する熱が含まれる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、貯湯タンク内に貯湯された温水を用いて浴室の暖房とミストサウナ化の双方を可能とした貯湯式給湯装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による貯湯式給湯装置の一実施の形態を示す図。
【図２】図１に示す貯湯式給湯装置の作動を説明する第１フロー図。
【図３】第１フロー図に続く第２フロー図（ａ）と第３フロー図（ｂ）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明による貯湯式給湯装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１５】
図１に示す貯湯式給湯装置Ａは、貯湯タンク１０と浴室２０とを備え、浴室２０の天井部には気−液熱交換器２１と噴霧ノズル２５とが取り付けられている。気−液熱交換器２１は、そこを通る温水と浴室２０内の空気との間で熱交換を行って暖かい空気を得るためのものであり、ファン２２の作用により浴室２０内の空気を気−液熱交換器２１を通して循環させている。噴霧ノズル２５はそこに圧送されてくる温水を浴室２０内にミスト状に噴出するためのものであり、好ましくは、図示のように、噴出したミストが、ファン２２の作用により浴室２０内に送り込まれる温風とともに浴室２０内に流入できる位置に、噴霧ノズル２５が取り付けられる。もちろん、浴室２０内にミストを噴霧することができれば、噴霧ノズル２５の取り付け位置はこれに限らない。なお、噴霧ノズル２５は１個のノズルで構成されていてもよく２個以上のノズルで構成されていてもよい。
【００１６】
貯湯タンク１０は従来知られたものであってよく、下端側に上水の供給管１１と上端側に温水取り出し管１２とを少なくとも備えている。温水取り出し管１２からの温水は、必要に応じて、浴室２０内の浴槽２８に送られ、また給湯栓２９から使用される。他に、図示のように、温水循環経路１３が備えられていてもよく、温水循環経路１３を循環する温水の持つ熱は、直接または図示のような液−液熱交換器１４を介して、適宜の熱消費端末１５側に伝達される。
【００１７】
貯湯タンク１０内には温水が貯湯される。貯湯される温水を得るための方法は任意であり制限はない。図示の例では、太陽熱集熱器１６を用いており、太陽熱によって昇温した適宜の熱媒体がポンプの作用によって貯湯タンク１０との間で循環する。給水管１１から貯湯タンク１０内に給水される上水は、該熱媒体と熱交換することで温水となる。
【００１８】
前記温水取り出し管１２は、前記浴槽２８や給湯栓２９への温水分岐部１７よりも上流側にポンプ１８を備えており、該ポンプ１８の作用により貯湯タンク１０内の温水が取り出される。温水取り出し管１２は前記温水分岐部１７の下流側で第１温水配管３０に接続しており、該第１温水配管３０の出側は前記した気−液熱交換器２１の温水取り入れ側２６に接続している。気−液熱交換器２１の温水出口側２７には第２温水配管３１が接続しており、該第２温水配管３１の出側は前記した噴霧ノズル２５に接続している。
【００１９】
前記第１温水配管３０には比例電磁弁３３が取り付けてあり、第１温水配管３０を流れる温水の制御された量は比例電磁弁３３を通って気−液熱交換器２１に向けて流れ、比例電磁弁３３で分流された残りの温水は、第１戻り配管１９を通って貯湯タンク１０に戻される。比例電磁弁３３の制御は制御部６０からの指令によって行われる。
【００２０】
前記第２温水配管３１には電磁比例３方弁３４が取り付けてある。電磁比例３方弁３４は入ポート３５と第１の出ポート３６と第２の出ポート３７とを有し、入ポート３５には、気−液熱交換器２１内で熱交換した後の温水が第２温水配管３１を通して流入する。第１の出ポート３６側は噴霧ノズル２５に接続しており、第２の出ポート３７は第２戻り配管３８に接続している。第２戻り配管３８には、逆止弁３９と循環ポンプ４０が取り付けてあり、第２戻り配管３８の出側は、前記第１戻り配管１９に接続している。電磁比例３方弁３４の流路の切り替えおよび流量の配分制御は制御部６０からの指令によって行われる。
【００２１】
浴室２０内には、操作盤７０が取り付けてあり、該操作盤７０には少なくともミストスイッチ７１と浴室暖房スイッチ７２が備えられ、それぞれの信号は前記制御部６０に送られる。
【００２２】
制御部６０は、取り付けた噴霧ノズル２５が温水をミスト状に噴霧できる最大流量Ａと気−液熱交換器２１を作動して浴室暖房を行うときに必要な温水の最小流量Ｂ（Ｂ＞Ａ）のテーブルを備えている。
【００２３】
次に、貯湯式給湯装置Ａの作動を説明する。なお、以下の説明は、使用者がミストサウナと浴室暖房の双方またはいずれか一方を使用するときの作用の例であり、そのいずれをも使用しないときの貯湯式給湯装置Ａの作動は従来の貯湯式給湯装置と同様であり、従来と同じようにして、浴槽２８への湯張り、給湯栓２９からの給湯、液−液熱交換器１４の使用による熱消費端末１５の利用等が行われる。貯湯式給湯装置Ａのそのための制御機構等については説明を省略する。
【００２４】
最初に、制御部６０は、ミストスイッチ７１と浴室暖房スイッチ７２の双方がともに押されていないかどうかを判断する（Ｓ１０）。いずれも押されていない場合には、貯湯式給湯装置としての通常の運転を継続する（Ｓ１１）。押されている場合にはいずれのスイッチがＯＮかを判断する（Ｓ１２）。
【００２５】
ミストスイッチ７１のみＯＮの場合（Ｓ１３）には、制御部６０はテーブルから噴霧ノズル２５からミスト状に噴霧できる最大流量Ａを読み込み（Ｓ１４）、その流量が第１温水配管３０内に流れるように比例電磁弁３３の開度を制御する（Ｓ１５）。最大流量Ａを超える温水は第１戻り配管１９を通って貯湯タンク１０に戻される。同時に、制御部６０は、電磁比例３方弁３４の入ポート３５と第１の出ポート３６とを全開状態で接続する（Ｓ１６）。それにより、温水は、第１温水配管３０、気−液熱交換器２１、第２温水配管３１を通って、噴霧ノズル２５から浴室２０内にミスト状に噴霧され、ミストサウナ状態が開始する（Ｓ１７）。
【００２６】
なお、必須ではないが、図１に示すように、噴霧ノズル２５から噴出したミストが、気−液熱交換器２１に取り付けたファン２２の作用により浴室２０内に送り込まれる温風とともに浴室２０内に噴霧される浴室構造の場合には、前記Ｓ１７においてミストサウナ状態が開始すると同時に、制御部６０は、気−液熱交換器２１に取り付けたファン２２の駆動信号を発信することはより好ましい。それにより、温風と共にミストが浴室２０内に噴霧されるようになり、一層快適なサウナミスト環境が作られる。
【００２７】
噴霧ノズル２５の数や噴口径等に応じて温水がミストとして噴霧される最大流量Ａは変化するが、それぞれ応じた最大流量Ａのテーブルを備えておくことで、噴霧ノズル２５の多くの態様に適切に対処することができる。
【００２８】
上記Ｓ１２において、浴室暖房スイッチ７２のみＯＮの場合（Ｓ２３）には、制御部６０はテーブルから浴室暖房に必要な最小流量Ｂを読み込み（Ｓ２４）、その流量が第１温水配管３０内に流れるように比例電磁弁３３の開度を制御する（Ｓ２５）。ここでも、最小流量Ｂを超える温水は第１戻り配管１９を通って貯湯タンク１０に戻される。同時に、制御部６０は、電磁比例３方弁３４の入ポート３５と第２の出ポート３７とを全開状態で接続し（Ｓ２６）、循環ポンプ４０を駆動し、ファン２２を駆動する（Ｓ２７）。それにより、温水は、第１温水配管３０、気−液熱交換器２１、第２戻り配管３８、第１戻り配管１９を通って貯湯タンク１０に戻されるとともに、温水が気−液熱交換器２１内を通過するときに、浴室２０内の空気と熱交換して空気を昇温させる。その温風によって浴室２０内は暖房される（Ｓ２８）。図示のように、操作盤７０に、暖房温度調整ボタン７３が設けられる場合には、使用者がより高温側にボタン７３を移動するときに、その信号は制御部６０に送られ、制御部６０は、比例電磁弁３３の開度をより開く方向に制御する。それにより、気−液熱交換器２１内より多くの温水が流入するようになり、より多くの熱交換が行われることで浴室２０の温度は高くなる。
【００２９】
Ｓ１７において、すなわち、ミストサウナ状態が継続しているときに、制御部６０は、浴室暖房スイッチ７２がＯＮされるかどうかを継続して検知する（Ｓ１８）。浴室暖房スイッチ７２がＯＮされない場合には、使用者がミストサウナの使用を停止するまで、ミストの噴霧を継続する。浴室暖房スイッチ７２がＯＮされた場合には、制御部６０は、テーブルから前記流量Ａと流量Ｂを合計した流量Ｃを読み込み（Ｓ３０）（図３（ａ））、その流量Ｃが第１温水配管３０内に流れるように比例電磁弁３３の開度を制御する（Ｓ３１）。同時に、制御部６０は、電磁比例３方弁３４の入ポート３５を第１の出ポート３６と第２の出ポート３７の双方に接続する（Ｓ３２）とともに、第１の出ポート３６の流量が前記流量Ａとなるように、その開度を調整する（Ｓ３３）。また、循環ポンプ４０を駆動し、ファン２２を駆動する（Ｓ３４）。
【００３０】
それにより、温水量Ｃの状態での浴室暖房が開始する（Ｓ３５）とともに、温水の一部（流量Ａ）は、第２温水配管３１を通って噴霧ノズル２５に送られて浴室２０内にミスト状に噴霧される（Ｓ３５）ことで、浴室２０のミストサウナ化も継続する（Ｓ３６）。浴室暖房に使用された流量Ｃの温水のうち、ミストサウナに使用されなかった温水（流量Ｃ−流量Ａ＝流量Ｂ）は、第２戻り配管３８、第１戻り配管１９を通って貯湯タンク１０に戻される。
【００３１】
上記したＳ２８において、すなわち、浴室暖房が継続しているときも、制御部６０は、ミストスイッチ７１がＯＮされるかどうかを継続して検知する（Ｓ２９）。ミストスイッチ７１がＯＮされない場合には、使用者が浴室暖房の使用を停止するまで、浴室暖房を継続する。ミストスイッチ７１がＯＮされた場合には、制御部６０は、テーブルから前記流量Ａと流量Ｂを合計した流量Ｃを読み込み（Ｓ４０）（図３（ｂ））、その流量Ｃが第１温水配管３０内を流れるように比例電磁弁３３の開度を制御する（Ｓ４１）。同時に、制御部６０は、電磁比例３方弁３４の入ポート３５を第１の出ポート３６と第２の出ポート３７の双方に接続し（Ｓ４２）、また、第１の出ポート３６の流量が前記流量Ａとなるように、その開度を調整する（Ｓ４３）。
【００３２】
それにより、浴室暖房は温水量Ｃ状態での浴室暖房に切り替わる（Ｓ４４）とともに、温水の一部（流量Ａ）が第２温水配管３１を通って噴霧ノズル２５に送られることで、浴室２０内のミストサウナ化が開始する（Ｓ４５）。ここでも、浴室暖房に使用された流量Ｃの温水のうち、ミストサウナに使用されなかった温水（流量Ｃ−流量Ａ＝流量Ｂ）は、第２戻り配管３８、第１戻り配管１９を通って貯湯タンク１０に戻される。
【００３３】
以上記載したように、本発明による貯湯式給湯装置Ａでは、浴室２０内に設けた気−液熱交換器２１とミスト噴霧用の噴霧ノズル２５とを直列に配置し、そこに貯湯タンク１０内に貯湯された温水を送り込むという簡単な構成でもって、浴室２０の暖房とミストサウナ化の双方を行うことができるようになる。また、施工コストの低減も可能となる。
【符号の説明】
【００３４】
Ａ…貯湯式給湯装置、
１０…貯湯タンク、
１１…上水の供給管、
１２…温水取り出し管、
１３…温水循環経路、
１４…液−液熱交換器、
１５…熱消費端末、
１６…太陽熱集熱器、
１７…温水分岐部、
１８…ポンプ、
１９…第１戻り配管、
２０…浴室、
２１…浴室暖房用の気−液熱交換器、
２２…ファン、
２５…ミストサウナ用の噴霧ノズル、
２６…気−液熱交換器の温水取り入れ側、
２７…気−液熱交換器２１の温水出口側、
２８…浴槽、
２９…給湯栓、
３０…第１温水配管、
３１…第２温水配管、
３３…比例電磁弁、
３４…電磁比例３方弁、
３５…入ポート、
３６…第１の出ポート、
３７…第２の出ポート、
３８…第２戻り配管、
３９…逆止弁、
４０…循環ポンプ、
６０…制御部、
７０…操作盤、
７１…ミストスイッチ、
７２…浴室暖房スイッチ、
７３…暖房温度調整ボタン。
【図１】
0005731926.tif 000002
【図２】
0005731926.tif 000003
【図３】
0005731926.tif 000004