(57)【要約】  【課題】  単一の熱源で温水と冷水を得る温冷水供給装置の提供。  【解決手段】高温端部及び低温端部とを備えるヒートポンプと、常温水を供給する給水源と、前記給水源と連通して前記常温水を貯留し、前記ヒートポンプの前記高温端部と熱接触することにより前記常温水を所定温度の湯とする温水タンクと、前記給水源と連通して前記常温水を貯留し、前記ヒートポンプの前記低温端部と熱接触することにより前記常温水を所定温度の冷水とする冷水タンクと、前記給水源、前記温水タンク及び前記冷水タンクと連通して、前記常温水、前記湯及び前記冷水を所望の比率で混合された水を吐出する混合水栓とを備えた、温冷水供給装置。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温端部及び低温端部とを備えるヒートポンプと、
常温水を供給する給水源と、
前記給水源と連通して前記常温水を貯留し、前記ヒートポンプの前記高温端部から得られる熱により前記常温水を所定温度の湯とする温水タンクと、
前記給水源と連通して前記常温水を貯留し、前記ヒートポンプの前記低温端部と熱接触することにより前記常温水を所定温度の冷水とする冷水タンクと、
前記給水源、前記温水タンク及び前記冷水タンクと連通して、前記常温水、前記湯及び前記冷水を所望の比率で混合された水を吐出する混合水栓とを備えた、温冷水供給装置。
【請求項２】
前記ヒートポンプは再生型ヒートポンプである、請求項１記載の温冷水供給装置。
【請求項３】
前記再生型ヒートポンプは、スターリング冷凍機である、請求項２記載の温冷水供給装置。
【請求項４】
前記スターリング冷凍機は、ディスプレサー型スターリング冷凍機である、請求項３記載の温冷水供給装置。
【請求項５】
前記再生型ヒートポンプは、パルス管冷凍機である、請求項２記載の温冷水供給装置。
【請求項６】
前記パルス管冷凍機は、ディスプレサー型パルス管冷凍機である、請求項５記載の温冷水供給装置。
【請求項７】
前記ヒートポンプ、前記温水タンク、前記冷水タンク及び前記混合水栓はユニット化され、キッチン流し台に装着される、請求項１記載の温冷水供給装置。
【請求項８】
前記キッチン流し台には、更に、冷凍庫が併設される、請求項７記載の温冷水供給装置。
【請求項９】
前記ヒートポンプ、前記温水タンク、前記冷水タンク及び前記混合水栓はユニット化され、洗面台に装着される、請求項１記載の温冷水供給装置。
【請求項１０】
前記ヒートポンプの駆動中に前記高温端部及び前記低温端部の何れか一方が設定温度に達し且つ他方が設定温度に達しない場合に作動して両者間の温度バランスを図る温度バランス装置を更に備える、請求項１記載の温冷水供給装置。
【請求項１１】
前記ヒートポンプの前記高温端部が前記温水タンク内に配置されている、請求項１記載の温冷水供給装置。
【請求項１２】
前記温水タンク内の前記常温水は、熱サイフォンにより、前記ヒートポンプの前記高温端部から熱が伝導される、請求項１記載の温冷水供給装置。
【請求項１３】
前記温水タンク内の前記常温水は、ポンプにより循環され、この循環中に、前記ヒートポンプの前記高温端部と熱交換して、所定の温度の温水に生成される、請求項１記載の温冷水供給装置。
【請求項１４】
前記温水タンク内の水温が設定温度に達した後は、前記循環水はバルブ機構の作用により、前記温水タンクをバイパスする、請求項１３記載の温冷水供給装置。
【請求項１５】
高温端部及び低温端部とを備えるヒートポンプと、
常温水を供給する給水源と、
前記給水源と連通して前記常温水を貯留し、前記ヒートポンプの前記高温端部と熱交換して前記常温水を所定温度の湯とする温水熱交換器と、
前記給水源と連通して前記常温水を貯留し、前記ヒートポンプの前記低温端部と熱交換して前記常温水を所定温度の冷水とする冷水熱交換器と、
前記給水源の常温水、前記温水熱交換器で生成される前記湯及び前記冷水熱交換器で生成される前記冷水を、個別若しくは所望の比率で混合して吐出する栓装置とを備えた、温冷水供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所望の温度の水を供給する温冷水供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
所望の温度の水を供給する温冷水供給装置は従来から提供されており、その一例が、特許文献１に開示されている。しかして、この温冷水供給装置は、沸騰タンクで生成された湯と水道水とを、所定の比率で、混合水栓にて混合して、所望の温度の水を、この混合水栓から吐水する構成となっており、所定の温度は、水道水温〜摂氏１００度となっている。
【特許文献１】特開２００３−３３６８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示された装置においては、水道水温〜摂氏１００度の範囲の水を得ることが出来るが、夏場には比較的低い温度の水を得ることができず、別途、水を冷蔵庫で冷やすか、専用の冷水器を準備せねばならず、実用上、満足できない。
【０００４】
それ故に、本発明は、かかる不具合を除去した温冷水供給装置を提供することを、技術的課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために講じた技術的手段は、請求項１に記載のように、
「高温端部及び低温端部とを備えるヒートポンプと、
常温水を供給する給水源と、
前記給水源と連通して前記常温水を貯留し、前記ヒートポンプの前記高温端部と熱接触することにより前記常温水を所定温度の湯とする温水タンクと、
前記給水源と連通して前記常温水を貯留し、前記ヒートポンプの前記低温端部と熱接触することにより前記常温水を所定温度の冷水とする冷水タンクと、
前記給水源、前記温水タンク及び前記冷水タンクと連通して、前記常温水、前記湯及び前記冷水を所望の比率で混合された水を吐出する混合水栓とを備えた、温冷水供給装置。」
を構成したことである。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明によれば、常温水、湯及び冷水を所望の比率で混合するので、吐出される水の温度（Ｔ）は、摂氏０度＜Ｔ＜摂氏１００度となる。つまり、摂氏０度近傍から摂氏１００度未満の間の水温を自由に得ることが出来、実用上、多大な効果を奏する。また、湯及び冷水の生成は、夫々、ヒートポンプの高温端部及び低温端部が用いられるので、湯を生成する装置と冷水を生成する装置の双方を準備する必要がなく、温冷水供給装置全体をコンパクトに纏めることが出来、流し台のキャビネット内への設置が頗る容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明に係る温冷水供給装置の実施形態例を添付図面にもとづいて説明する。
【０００８】
図１において、温冷水供給装置１０は、流し台９０のキャビネット９１の内部に、フリーザ９８に隣接して設置される。
【０００９】
図２及び図３に詳細に示されるように、温冷水供給装置１０は、ヒートポンプ２０を備える。ヒートポンプ２０としては、再生型ヒートポンプ、例えば、スターリング冷凍機やパルス管冷凍機を採用できる。前者の場合は、ディスプレサー型スターリング冷凍機が好適で、後者の場合は、ディスプレサー型パルス管冷凍機が好適である。
【００１０】
ヒートポンプ２０の高温端部２１及び低温端部２２は、夫々、温水タンク３１及び冷水タンク３２と熱接触している。温水タンク３１及び冷水タンク３２には、給水源３３から水が供給される。すなわち、給水源３３は、配管４１、フィルタ３４及び配管４２を介して温水タンク３１の一方端側に接続されており、温水タンク３１の他方端側は配管４３及びフィルタ３５を介して、混合水栓５０に接続されている。混合水栓５０が閉じられている間は、給水源３３から吐出された水（常温水）が、配管４１、フィルタ３４、配管４２、温水タンク３１及び配管４３に充填される。
【００１１】
給水源３３は、また、配管４１、フィルタ３４及び配管４２から分岐する配管４４を介して冷水タンク３２の一方端側に接続されており、冷水タンク３２の他方端側は配管４５及びフィルタ３６を介して、混合水栓５０に接続されている。混合水栓５０が閉じられている間は、給水源３３から吐出された水（常温水）が、配管４１、フィルタ３４、配管４３、冷水タンク３２、配管４５及びフィルタ３４に充填される。
【００１２】
尚、混合水栓５０は、配管４１から分岐する配管４７を介して給水源３３と接続され、また、配管４８を介して、外部の給湯装置３５と接続される。
【００１３】
ヒートポンプ２０の駆動中、その高温端部２１及び低温端部２２は、夫々、発熱作用及び吸熱作用を営む。従って、ヒートポンプ２０の駆動中、その高温端部２１（低温端部２２）と熱接触する温水タンク３１（冷水タンク３２）に貯溜されている常温水は、所定温度にまで加温（冷却）され、温水タンク３１（冷水タンク３２）には湯（冷水）が貯留されることになる。尚、温水タンク３１（冷水タンク３２）中での湯（冷水）の生成中、熱伝導により、配管４３（配管４４）中の水の温度も、相当程度、加温（冷却）される。
【００１４】
混合水栓５０は、特に図３に示されるように、マイコンを主体とする制御装置５１の統制下にある電磁弁機構５２を備える。電磁弁機構５２の入水側は、第１入水ポート５０ａ、第２入水ポート５０ｂ、第３入水ポート５０ｃ、第４入水ポート５０ｄ及び第５入水ポート５０ｅと接続されている。電磁弁機構５２の吐水側には、第１吐水管５０ｘ、第２吐水管５０ｙ及び第３吐水管５０ｚが接続されている。しかして、第１吐水管５０ｘ、第２吐水管５０ｙ及び第３吐水管５０ｚは、図示こそされないが束ねられて状態で、外管５３内を延在し、流し台９０のシンク９２の底部に対向する。
【００１５】
流し台９０のシンク９２の内壁には、メインスイッチ５５と液晶で作製された操作パネル５６が設置されている。メインスイッチ５５がオンされと、制御装置５１はヒートポンプ２０を駆動させるようになっている。このメインスイッチ５５は、通常、常時オンされており、ヒートポンプ２０の終日運転により、温水タンク３１（冷水タンク３２）には湯（冷水）が常時、生成・貯留される状態を保っている。
【００１６】
操作パネル５６の上には、「手洗い」と表示された手洗い用水吐水スイッチ５６ａ、「温水」と表示された温水吐水スイッチ５６ｂ、「冷水」と表示された冷水吐水スイッチ５６ｃ、「止」と表示された吐水停止スイッチ５６ｄ及びディジタル温度計５６ｅが設けられている。
【００１７】
手洗い用水吐水スイッチ５６ａが押されると、制御装置５１は、電磁弁機構５２をして第４入水ポート５０ｄと第１吐水管５０ｘとを連通せしめ、給水源からの水道水を直接、手洗い用に、シンク９２側に吐水せしめる。
【００１８】
温水吐水スイッチ５６ｂが押されると、制御装置５１は、電磁弁機構５２をして、第１入水管５０ａに供給される湯と第２入水管５０ｂに供給される浄水を混合せしめる。これにより、所定の温度の温水が飲料用に、第２吐水管５０ｙから吐水される。しかして、第２吐水管５０ｙから吐水される温水の温度はディジタル温度計５７にて表示される。この温水温度は、外管５３を基管５４の一方向（他方向）に回動させれば、湯水の混合比率が変化し、この温水温度の温度が調整される。ユーザは、ディジタル温度計５７の表示を見ながら、外管４３を回動させて、吐水される温水温度を調整できる。尚、第１入水管５０ａに供給される湯と第２入水管５０ｂに供給される浄水との混合開始後、所定時間経過した場合は、制御装置５１は、温水タンク３１の内部の湯が尽きたと判断して、電磁弁装置５２をして、第１入水管５０ａに供給される湯と第２入水管５０ｂに供給される浄水との混合を停止せしめると同時に外部の温水装置で生成された湯が供給される第５入水ポート５０ｅと第２入水管５０ｂに供給される浄水との混合を開始せしめる。
【００１９】
冷水吐水スイッチ５６ｃが押されると、制御装置５１は、電磁弁機構５２をして第３入水ポート５０ｃと第３吐水管５０ｚとを連通せしめ、冷水タンク３２からの冷水を直接、飲用に、シンク９２側に吐水せしめる。
【００２０】
尚、ヒートポンプ２０の高温端部２１（低温端部２２）の温度が設定値より高く（低く）なると、制御装置５１は、送風機５８（送風機５９）を駆動せしめて、高温端部２１の放熱（低温端部２２の吸熱）を行う。つまり、送風機５８をしてヒートポンプ２０の高温端部２１の周辺空気を吸引せしめて高温端部２１を冷却し、送風機５９をしてヒートポンプ２０の低温端部２２へ送風をなして低温端部２２を昇温せしめる。
【００２１】
上記した温冷水供給装置１０においては、湯（冷水）は、水が充填された温水タンク３１（冷水タンク３２）をヒートポンプ２０の高温端部２１（低温端部２２）と熱接触させることによりなされるので、湯の生成と冷水の生成は、同時に、単一のヒートポンプ２０によりなされることになる。従って、湯を生成する装置と冷水を生成する装置の双方を準備する必要がなく、温冷水供給装置全体をコンパクトに纏めることが出来、流し台のキャビネット内への設置が頗る容易となる。
【００２２】
また、上記した温冷水供給装置１０においては、混合水栓５０からは、摂氏０℃に限りなき近接可能な温度の冷水と、所定温度Ｔ（水道水温＜Ｔ＜摂氏１００度）の温水とを吐水することが出来、実用上、多大な効果を奏する。
【００２３】
更に、給水源３３から供給される水が事前に浄化されている場合は、フィルタを設ける必要がない。
【００２４】
図４に示される温冷水供給装置１０は、熱サフォンの原理を利用して湯（温水）及び冷水を生成するものである。図４においては、温水タンク３１（冷水タンク３２）と給水源との間の配管経路及び温水タンク３１（冷水タンク３２）と混合水栓との間の配管経路の図示は省略されている。
【００２５】
ヒートポンプ２０の高温端部２１（低温端部２２）は、高温側ヒートパープ６１（低温側ヒートパイプ６２）の一方端部と熱接触している。高温側ヒートパープ６１（低温側ヒートパイプ６２）の他方端部側は、液密的に温水タンク３１（冷水タンク３２）内に延在している。高温側ヒートパープ６１（低温側ヒートパイプ６２）のうち、温水タンク３１の内部（冷水タンク３２の外側）に位置している部分が凝縮部６１Ｃ（６２Ｃ）を構成し、残りの部分、つまり温水タンク３１の外側（冷水タンク３２の内側）に位置する部分が蒸発部６１Ｅ（６２Ｅ）を構成する。高温側ヒートパープ６１（低温側ヒートパイプ６２）は、断面が円形の単管タイプのものであって、内部には作動媒体が封入されている。この高温側ヒートパープ６１（低温側ヒートパイプ６２）は、収集した熱エネルギーを逆流することなく蒸発部６１Ｅ（６２Ｅ）から凝縮部６１Ｃ（６２Ｃ）に向けてのみ熱エネルギーを熱輸送する熱ダイオード型のヒートパイプ、つまり熱サイフォン式ヒートパイプである。
【００２６】
かような高温側ヒートパープ６１（低温側ヒートパイプ６２）は、真空脱気した密封管の内部に所定温度で取り出されるように選定された作動媒体（所定の温度範囲で蒸発・凝縮する水、フロン、アルコール等）を封入し、蒸発部６１Ｅ（６２Ｅ）で蒸発した作動媒体を凝縮部６１Ｃ（６２Ｃ）で凝縮することにより凝縮部６１Ｃ（６２Ｃ）に潜熱を与えて熱輸送を行う。従って、ヒートポンプ２０の高温端部２１の高温は、熱サイフォン式の熱輸送態様により、温水タンク３１の内部に伝達され、温水が生成される。他方、低温水ポンプ３２内の水温は、熱サイフォン式の熱輸送態様により、ヒートポンプ２０の低温端部２２側に移動して冷水タンク３２の内の水温が低下し、冷水が生成される。尚、高温側ヒートパープ６１（低温側ヒートパイプ６２）は、液相の作動媒体を重力の作用で蒸発部６１Ｅ（６２Ｅ）に還流される。熱サイフォンの原理自体は周知であるので、更なる説明は省略する。
【００２７】
図５に依拠して、図４に示されるヒートポンプ２０の具体的構成の第１例を説明する。図５のヒートポンプ２０はスターリング式ヒートポンプであって、具体的には、次のような構成を備える。すなわち、スターリング式ヒートポンプ２０は、コイル３５１が内装された一対の部材３５・３５を備える。この一対の部材３５・３５は、ケース３６に支持される。ケース３６の内部には、永久磁石３６１が外装された一対のピストン３６３が移動可能に挿架されており、一対のピストン３６３・３６３の間には、空間３６４が画成される。しかして、コイル３５１・３５１にＡＣ電圧が印加されると、ピストン３６３・３６３が左右方向に往復動し、両者間の空間３６１の容積及び内圧が周期的に変動する。一方、シリンダ３３内のディスプレサ３３３は、室３３２・３３４・３３８間の圧力差で上下動するが、この上下動の源は、室３３４に配管３４を介して印加される、空間３６１からの周期的圧力変動である。このディスプレサ３３３の上下動により、室３６１・３３４の中のガスがフィン３２１を介して室３３２に出入りする。再生器３３１を通過したガスは冷却される。結果、低温端部２２及び高温端部２１からは、低温及び高温が得られる。
【００２８】
尚、スターリング式ヒートポンプ２０に代えて、図６に示すパルス管型のヒートポンプ２０を用いても良い。このヒートポンプ２０においては、先端にディストリビュータ３７１が設けられたパルス管３７１内をディスプレサ３３３が移動して、周知のような原理で、高温端部２１及び低温端部２２において、夫々、高温及び低温が得られる。
【００２９】
図７に示されるヒートポンプ２０は、低温端部２２を除き、温水タンク３１の内部に没入させることにより、熱効率の向上が図られている。温水タンク３１内の温度分布を均一にするために、上下方向に延在するパイプ４４１と電気ヒータ４４２とからなるバブルポンプを備える。このバブルポンプの作動により、内部の温水が攪拌され、温度の均一化が図られる。
【００３０】
図８に依拠して、冷蔵庫９８を併設した温冷水供給装置１０の例を示す。ヒートポンプ２０の低温端部２２は、断熱ハウジング７０の内部に配置されている。ファン５９が回転すると、低温端部２２の冷気はファン５９側に移動して、開いている窓７１、冷水タンク３２が配置されている室７２、通路７３及び通路７４を介して、低温端部２２側に還流する。この冷気は、室７２を通過する時に、冷水タンク３２を冷却し、その中の水を冷やして、冷水を生成する。このときに、冷気の温度は上昇するも、低温端部２２側への帰還により、元の温度に復帰する。また、窓７５（７６）が開いていると、冷気は室７７（７８）を通過した後、通路７４を介して、低温端部２２側に還流する。冷気は、室７７（７８）を通過している間に、室７７（７８）の中に収容されているモノ（図示略）を冷却ないし冷蔵する。室７７（７８）の温度が設定値になると、窓７５（７６）が閉じられると共に、ファン５９が停止する。
【００３１】
温水タンク３１の温度のみが設定値に達していない場合は、窓７１、７５及び７６が閉じられて、一対の窓７９が開放され、ファン５９の作用により、外気がハウジング７内に導入され、温水タンク３１の温度が設定値に達するまで、低温端部２２側が加温される。温水タンク３１の温度が設定値に達すると、ファン５９が停止する。逆に、温水タンク３１の温度は設定値に達しているも、室７７（７８）の温度が設定値に達していない場合は、ファン５８が駆動されて、室７７（７８）の温度が設定値に達するまで、高温端部２１の冷却がなされる。室７７（７８）の温度が設定値に達すると、ファン５８は停止する。
【００３２】
尚、図９に示すように、温水タンク３１の温度が高すぎる場合は、温水タンク３１１０に冷却回路８０を併設しても良い。この冷却回路８０は、温水をポンプ８１で循環される間に、ラジエタ８２で放熱を行い、温水の温度を冷却する。また、図１０に示すように、冷水タンク３２を断熱材８３で断熱しても良い。
【００３３】
図１１に示す温冷水供給装置１０においては、ヒートポンプ２０の低温端部２２には、伝熱ロッド１００の一端部が連結されている。伝熱ロッド１００の他端部は、断熱ハウジング７０の内部に室７７内に延在している。これにより、室７７の内部が冷却される。室７７内の冷気は、ファンＦ１の作用により隣接の室７８に送られ、室７８の内部を冷却する。室７８内の冷気は、ファンＦ２の作用により隣接の室７２に送られ、室７２の冷水タンク３２を冷却して冷水を生成する。
【００３４】
図１２に示すように、循環ヒートポンプ２０の高温端部２１を通過するように水を循環させて、温水タンク３１に温水を生成させても良い。すなわち、バルブＶ１及びバルブＶ２を夫々開弁及び閉弁した状態でポンプＰを駆動させると、水は、温水タンク３１、配管１１０、ポンプＰ、配管１１２、循環ヒートポンプ２０の高温端部２１に装着されたウオータジャケット１０３、配管１１１、バルブＶ１及び配管１１３から構成される閉回路内に水が循環する。水は、ウオータジャケット１０３を通過する度に、ヒートポンプ２０の高温端部２１から吸熱して温度上昇するので、温水タンク３１を含む上記閉回路内の水は温水となる。尚、温水生成が不要となっても、ヒートポンプ２０を運転せねばならない場合（例えば、ヒートポンプ２０の低温端部２２を冷蔵庫の冷凍源として使用している場合）は、バルブＶ１が閉じられると同時にバルブＶ２が開かれる。
【００３５】
図１２に示す構造において、ポンプＰを断続運転させても良い。この場合は、熱交換効率が頗る良い。なぜなら、ヒートポンプ２０の高温端部２１は徐々に温度上昇するので、この高温端部２１と熱交換する水が少ない場合は、両者の温度差は大きくならないからである。
【００３６】
バルブＶ１が閉じられると同時にバルブＶ２が開かれた場合は、水は、ポンプＰ、配管１１２、循環ヒートポンプ２０の高温端部２１に装着されたウオータジャケット１０３、配管１１０及びバルブＶ２から構成される閉回路を循環する。水は、ウオータジャケット１０３を通過する度に、ヒートポンプ２０の高温端部２１から吸熱して温度上昇する。水の温度が設定値に達すると、バルブＶ２が閉じられると同時にバルブＶ１が開かれ、温水が、温水タンク３１に流入する。上記の温水循環及び温水の温水タンク３１の流入を繰り返しにより、温水タンク３１内へ温水が充満する。
【００３７】
尚、図１２に示すポンプＰ、バルブＶ１及びバルブＶ２は、例えば、図１３に示されるような位置に配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る温冷水供給装置の設置態様を概略的に示す図である。
【図２】本発明に係る温冷水供給装置の実施形態の一例を示すブロック図である。
【図３】図２の温冷水供給装置の構成要素である混合水栓の装着態様を示す図である。
【図４】図２の温冷水供給装置の構成要素であるヒートポンプが熱サイフォン式であるときの、当該ヒートポンプの概要を示す図である。
【図５】図２の温冷水供給装置の構成要素であるヒートポンプがスターリングサイクル式であるときの、当該ヒートポンプの概要を示す図である。
【図６】図２の温冷水供給装置の構成要素であるヒートポンプがパルス管式であるときの、当該ヒートポンプの概要を示す図である。
【図７】図２の温冷水供給装置の構成要素であるヒートポンプの一部が温水タンク内に没入させたときの概要を示す図である。
【図８】本発明に係る温冷水供給装置に冷蔵庫を併設したときの実施形態の一例を示すブロック図である。
【図９】図８に示す構造の第１の変形例を示すブロック図である。
【図１０】図８に示す構造の第２の変形例を示すブロック図である。
【図１１】図８に示す構造の第３の変形例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の温冷水供給装置の他の実施形態例における、ヒートポンプ近傍の構造を示すブロック図である。
【図１３】図２に示す温冷水供給装置の実施形態の他の例における、ヒートポンプ近傍の構造を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３９】
２０：ヒートポンプ
２１：高温端部
２２：低温端部
３１：温水タンク
３２：冷水タンク
３３：給水源
５０：混合水栓
９８：冷蔵庫
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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