(57)【要約】【課題】能力不足によって途中で給湯が出来なくなったり、暖房が中止したりと言う不具合の発生がない貯湯式給湯暖房装置を提供する。【解決手段】給水管２と給湯管４が接続され湯水を貯湯する貯湯タンク１と、前記貯湯タンク１内の湯水を加熱する加熱手段５と、前記貯湯タンク１と前記加熱手段５とを湯水が循環可能に接続する循環回路７と、前記循環回路７に設けられ湯水を循環させる循環ポンプ６とを備えたもので、前記循環回路７途中には暖房用熱交換部１３を備えたバイパス回路１１を設け、この暖房用熱交換部１３には放熱器１５と暖房用ポンプ１６を接続し、更に循環回路７及びバスパス回路１１或いは両回路の接続部分には、湯水の流れを貯湯タンク１側とバイパス回路１１側に切替る流路切替手段１２を備えたので、給湯及び暖房が常に良好に行われるものである。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水管と給湯管が接続され湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクと前記加熱手段とを湯水が循環可能に接続する往き管及び戻り管から成る循環回路と、前記循環回路に設けられ湯水を循環させる循環ポンプとを備え、前記貯湯タンク内の湯水を前記循環ポンプの駆動により前記循環回路の往き管を介して前記加熱手段に循環させて加熱し、再び戻り管を介して貯湯タンクに戻すようにしたものに於いて、前記循環回路途中には暖房用熱交換部を備えたバイパス回路を設け、この暖房用熱交換部には放熱器と暖房用ポンプを接続し、更に循環回路及びバスパス回路或いは両回路の接続部分には、湯水の流れを貯湯タンク側とバイパス回路側に切替る流路切替手段を備えた事を特徴とする貯湯式給湯暖房装置。
【請求項２】
上記バイパス回路途中で暖房用熱交換部より上流側には、貯湯タンク内上部に挿入された吸熱部を備えると共に、湯水をこの吸熱部に介して暖房用熱交換部に流すか、吸熱部を介さず直接暖房用熱交換部へ流すかを湯水温度に応じて切替る第１切替部を備えた事を特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯暖房装置。
【請求項３】
上記バイパス回路途中で暖房用熱交換部より下流側には、貯湯タンク内下部に挿入された放熱部を備えると共に、湯水をこの放熱部に介して循環回路の往き管に流すか、放熱部を介さず直接流すかを湯水温度に応じて切替る第２切替部を備えた事を特徴とする請求項１及び２記載の貯湯式給湯暖房装置。
【請求項４】
上記流路切替手段は、循環回路の戻り管とバイパス回路との接続部分に備えられた電動二方弁と、循環回路の往き管とバイパス回路との接続部分より貯湯タンク側に設けた開閉弁とで構成した事を特徴とする請求項１〜３記載の貯湯式給湯暖房装置。
【請求項５】
上記暖房用熱交換部は、扁平の二重管方式で内方は密閉式で加熱手段で加熱された湯水が流通し、外方は半密閉式で暖房用の不凍液が流通するように構成された事を特徴とする請求項１〜４記載の貯湯式給湯暖房装置。
【請求項６】
上記暖房用熱交換部は、三角柱形状に形成された事を特徴とする請求項１〜５記載の貯湯式給湯暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ヒートポンプ給湯機等に暖房機能を付加した貯湯式給湯暖房装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりこの種のものに於いては、例えば特許第２６６３６３７号公報に開示されているように、深夜電力を利用して高温水を貯湯し、これを昼間給湯に使用するもので、冬期など暖房が必要な季節には、この高温水を直接循環させて暖房も行う多機能の給湯装置を提供するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この従来のものでは、給湯及び暖房共に貯湯された温水を利用する為、多量の給湯使用や長時間の暖房使用、或いはこの２つの同時使用等で、ヒ−タによる追い焚きを行っても能力が不足して、途中で給湯が出来なくなったり、暖房が中止したりと言う不具合が発生する危険性を有するものであった。
【０００４】
この発明はこの点に着目し、上記欠点を解決する為、特にその構成を、請求項１では、給水管と給湯管が接続され湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクと前記加熱手段とを湯水が循環可能に接続する往き管及び戻り管から成る循環回路と、前記循環回路に設けられ湯水を循環させる循環ポンプとを備え、前記貯湯タンク内の湯水を前記循環ポンプの駆動により前記循環回路の往き管を介して前記加熱手段に循環させて加熱し、再び戻り管を介して貯湯タンクに戻すようにしたものに於いて、前記循環回路途中には暖房用熱交換部を備えたバイパス回路を設け、この暖房用熱交換部には放熱器と暖房用ポンプを接続し、更に循環回路及びバスパス回路或いは両回路の接続部分には、湯水の流れを貯湯タンク側とバイパス回路側に切替る流路切替手段を備えたものである。
【０００５】
これによって、深夜電力を利用してヒ−トポンプユニットから成る加熱手段に、循環回路を介して貯湯タンク内の湯水を循環させることで、該貯湯タンク内に高温水を多量に貯湯し、この貯湯タンク内の高温水を給湯専用として使用することで、多量の給湯使用でも湯切れすることなく良好に利用出来るものであり、更に暖房は流路切替手段によってバイパス回路側に循環回路の流路を切替ることで、加熱手段で高温となった湯水を暖房用熱交換部に通すことによって、暖房用の不凍液を加熱しこれを暖房用ポンプで放熱器に送ることで、良好な暖房が行われるものであり、１つの熱源でありながらその利用時間帯の相違を利用して給湯及び暖房を、それぞれ専用の機器として使用することで、多量の給湯使用や長時間の暖房使用、或いはこの両方の同時使用があっても、給湯や暖房が中断することがなく、給湯及び暖房共に常に安心して使用出来るものである。
【０００６】
又請求項２では、前記請求項１の貯湯式給湯暖房装置において、上記バイパス回路途中で暖房用熱交換部より上流側には、貯湯タンク内上部に挿入された吸熱部を備えると共に、湯水をこの吸熱部に介して暖房用熱交換部に流すか、吸熱部を介さず直接暖房用熱交換部へ流すかを湯水温度に応じて切替る第１切替部を備えたものである。
【０００７】
これによって、循環回路内の湯水温度が所定温度以下では、吸熱部へ湯水を流通させることで貯湯タンク内の高温水と熱交換して、温度上昇してから暖房用熱交換部を通すことによって、暖房能力を落とすことなく良好な暖房を継続出来るものである。
又特に加熱手段が自然冷媒ＣＯ２ヒ−トポンプユニットの場合には、ＯＦＦ時間が長いので、有効に利用されるものである。
【０００８】
又請求項３では、上記バイパス回路途中で暖房用熱交換部より下流側には、貯湯タンク内下部に挿入された放熱部を備えると共に、湯水をこの放熱部に介して循環回路の往き管に流すか、放熱部を介さず直接流すかを湯水温度に応じて切替る第２切替部を備えたものである。
【０００９】
これによって、暖房用熱交換部で熱交換後の湯水温度が所定温度以上では、放熱部へ湯水を流通させることで貯湯タンク内の湯水と熱交換し、該貯湯タンク内の湯水温度を上昇させことが出来、エネルギ−を無駄にすることなく有効に利用出来るものである。
又特に加熱手段が自然冷媒ＣＯ２ヒ−トポンプユニットの場合には、ＣＯＰを高く維持出来るものである。
【００１０】
又請求項４では、上記流路切替手段は、循環回路の戻り管とバイパス回路との接続部分に備えられた電動二方弁と、循環回路の往き管とバイパス回路との接続部分より貯湯タンク側に設けた開閉弁とで構成したものである。
【００１１】
これによって、深夜電力による貯湯タンク内の湯水の沸かし上げが終了後に、電動二方弁及び開閉弁を切替てバイパス回路側の流通とすることで、極めて簡単な構成でありながら確実に回路の切替が行えるものである。
【００１２】
又請求項５では、上記暖房用熱交換部は、扁平の二重管方式で内方は密閉式で加熱手段で加熱された湯水が流通し、外方は半密閉式で暖房用の不凍液が流通するように構成されたものである。
【００１３】
これによって、暖房用熱交換部は熱交換効率を下げることなく、薄型で場所をとることなく設置され、器具全体をコンパクトにすることが出来るものである。
【００１４】
又請求項６では、上記暖房用熱交換部は、三角柱形状に形成したので、貯湯タンクが円筒と外枠が四角形の時、内方角部に形成される隙間にピッタリと挿入され、デットスペ−スを有効に利用出来るものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次にこの発明に係る貯湯式給湯暖房装置を図面に示す一実施形態で説明する。１は底部に給水管２を接続し、天部には湯水と給水とを設定温度に自動混合するミキシング弁３を備えた給湯管４が接続した約３７０Ｌの貯湯タンクで、ヒ−トポンプユニットから成る加熱手段５に循環ポンプ６を有した循環回路７を介して貯湯タンク１内の湯水を循環させて、高温水としこれを貯湯するものである。
【００１６】
前記加熱手段５であるヒ−トポンプユニットは、圧縮機（図示せず）、貯湯水との熱交換器８を構成する凝縮器、減圧器（図示せず）、蒸発器（図示せず）が順次接続されてヒ−トポンプ回路を構成したものである。
【００１７】
又循環回路７は、貯湯タンク１の底部に接続された往き管９及び、該貯湯タンク１の上部に接続された戻り管１０より構成され、貯湯タンク１下部の冷水を往き管９を介して加熱手段５の熱交換器８で熱交換して加熱し、加熱された高温の温水を戻り管１０を介して貯湯タンク１上部に戻して、該貯湯タンク１内に上から湯を貯湯していくものである。
【００１８】
１１は循環回路７途中で貯湯タンク１とは並列状に接続されたバイパス回路で、戻り管１０との接続部分には電動二方弁から成る流路切替手段１２を備えると共に、途中には暖房用熱交換部１３が設けられている。
【００１９】
前記暖房用熱交換部１３は、扁平の二重管方式で、内方に循環回路７の湯水が循環する蛇行路を有し密閉式とした内熱交１４と、該内熱交１４を収納し床暖房や浴室暖房等に使用される放熱器１５及び暖房用ポンプ１６を有した暖房回路１７が接続した外熱交１８とで構成され、該外熱交１８は５０Ｌ〜１００Ｌのタンク内に熱媒体である不凍液が貯留し、上部にはこの不凍液の補給用の補給口を圧力調整キャップ１９が備えられ半密閉式とされている。
【００２０】
２０はバイパス回路１１途中で暖房用熱交換部１３より上流側から分岐し、貯湯タンク１上部に挿入された吸熱部で、この吸熱部２０より上流側のバイパス回路１１に備えられた循環湯水の温度を検出する第１温度センサ２１による検出温度が所定温度以下の時に、流路を第１切替部２２で吸熱部２０側へ切替ることで、所定温度以下の湯水を吸熱部２０で貯湯タンク１上部の高温水と熱交換して昇温し、この湯水を暖房用熱交換部１３へ流通させるものであり、このように加熱手段５で加熱している湯水の温度が所定温度以下になるのは、該加熱手段５を自然冷媒ＣＯ２ヒ−トポンプユニットとした時に、ＯＦＦ時間が長くなることで発生するものである。
【００２１】
２３はバイパス回路１１途中で暖房用熱交換部１３より下流側から分岐し、貯湯タンク１下部に挿入された放熱部で、この放熱部２３より上流側のバイパス回路１１に備えられた循環湯水の温度を検出する第２温度センサ２４による検出温度が所定温度以上の時に、流路を第２切替部２５で放熱部２３側へ切替ることで、所定温度以上の湯水を放熱部２３で貯湯タンク１下部の低温水と熱交換して降温し、この湯水を加熱手段５へ流通させるものであり、このように加熱手段５で戻す湯水の温度低下させるのは、該加熱手段５を自然冷媒ＣＯ２ヒ−トポンプユニットとした時に、ＣＯＰ（エネルギ−効率）を良くすると共に、貯湯タンク１に少しでも多くの高温水を貯湯させる為である。
【００２２】
２６はバイパス回路１１と往き管９との接続部分より貯湯タンク１側の該往き管９に設けられた開閉弁で、流路切替手段１２の貯湯タンク１側からバイパス回路１１側への流路切替に連動して往き管９を閉成し、バイパス回路１１から往き管９を介して貯湯タンク１へ湯水が流通することを阻止しするものである。
更に流路切替手段１２及び開閉弁２６は、通常はバイパス回路１１側を閉成し貯湯タンク１側を開成すると共に、開閉弁２６を開成して往き管９を連通状態としているもので、暖房開始操作や流路切替の操作で、バイパス回路１１側を開成し貯湯タンク１側を閉成すると共に、開閉弁２６を閉成するものである。
【００２３】
２７は前記した貯湯タンク１及びバイパス回路１１及び暖房用熱交換部１３及びこれらに関連する配管を１つの外枠２８内に収納して構成した給湯暖房ユニットである。
又図３に示すように、暖房用熱交換部１３を三角柱形状とすれば、普通円筒形の貯湯タンク１と四角形の外枠２８とで形成される角の空間に、そのまま配置されて全体寸法が大きくならずコンパクトにまとまるものである。
【００２４】
次にこの一実施形態の作動について説明する。
今深夜で安価な深夜電力を利用出来る時には、タイマ−（図示せず）でこの時間帯に設定されている加熱手段５及び循環ポンプ６が駆動し、流路切替手段１２は貯湯タンク１側を開成しバイパス回路１１側を閉成した状態で、且つ開閉弁２６も開成状態なので、循環回路７の往き管９を介して貯湯タンク１下部の湯水が加熱手段５に流入し、熱交換器８で加熱され高温となった湯水が、循環回路７の戻り管１０を介して貯湯タンク１上部に戻され、深夜の所定時間帯に順次この循環を繰り返して、貯湯タンク１内には９０度Ｃの湯水が貯湯される。
【００２５】
そして、日中給湯やシャワ−、風呂の湯張り等の要求があれば、設定された温度にミキシング弁３で調節し給湯管４から適宜供給されるものであり、この給湯で減った湯水分の給水が給水管２を介して貯湯タンク１底部から供給され高温水を上部へ押し上げるものであり、万一給湯が足らなくなった時には、日中でも加熱手段５を駆動させて給湯量の補給も行われるものである。
【００２６】
次に冬期で日中暖房が必要となった時には、放熱器１５の運転スイッチ（図示せず）等の暖房開始操作することで、流路切替手段１２が貯湯タンク１側を閉成しバイパス回路１１側を開成すると共に、開閉弁２６を閉成状態とした後、加熱手段５が駆動開始して循環回路７内に残っている湯水が循環されるものである。
【００２７】
これにより、加熱手段５で加熱された湯水が、バイパス回路１１を通り暖房用熱交換部１３で暖房用の熱媒体と熱交してこの温度を上げ、そして温度降下した湯水は再び加熱手段５に流入して加熱される循環を順次繰り返すものである。
【００２８】
更に温度上昇された不凍液等の熱媒体は、暖房用ポンプ１６の駆動で暖房回路１７を循環し放熱器１５で放熱して、床暖房等で室内を良好に暖房するものであり、又ファン（図示せず）を備えれば温風を発生しての温風暖房も行われる。
万一暖房使用が深夜まで継続した場合には、高温水貯湯動作と重複するが、この時は所定時間ずつ交互に切替て、暖房と貯湯とを行うようにしているものである。
【００２９】
従って、１台の加熱手段５で給湯と暖房が可能であり、しかも給湯は経済的に有利な深夜電力を利用して高温水の貯湯が行われ、暖房は日中給湯では使用されない加熱手段５と循環回路７を利用して行われ、システムを無駄にすることなく効率良く利用することが出来、極めて使用勝手がよいものである。
【００３０】
次に暖房作動中に、第１温度センサ２１が湯水温度の所定温度以下を検出することで、第１切替部２２を切替て吸熱部２０を湯水が流通するようにしたことで、貯湯タンク１上部の高温水で加熱されて温度上昇させた湯水を暖房用熱交換部１３へ流通させ、暖房能力の維持が出来るものであり、特にＯＦＦ時間が長い自然冷媒ＣＯ２ヒ−トポンプユニットを加熱手段５として使用した時には有効である。
【００３１】
更に暖房作動中に、第２温度センサ２４が湯水温度の所定温度以上を検出することで、第２切替部２５を切替て放熱部２３を湯水が流通するようにしたことで、貯湯タンク１下部の低温水を加熱すると共に、湯水温度を低下されて加熱手段５へ流通させることで、特に自然冷媒ＣＯ２ヒ−トポンプユニットを加熱手段５として使用した時には、低温かん最高温度の９０度Ｃに加熱した方がＣＯＰを高く出来有効良くすることが出来るものである。
【００３２】
又給湯から暖房への切替を、戻り管１０とバイパス回路１１との接続部分に備えた電動二方弁から成る流路切替手段１２と往き管９の開閉弁２６としたことで、最小限の弁数で安価でありながら確実に切替ることが出来、故障の心配もなく長期に渡って安心して使用出来るものである。
【００３３】
更に暖房用熱交換部１３は、扁平の二重管方式で、内熱交１４と外熱交１８とで構成され、該内熱交１４は蛇行路を形成しているので、コンパクトで設置場所を取らず熱交換性能は良いもので、給湯暖房ユニット２７全体も大型化せずコンパクトにすることが出来るものである。
【００３４】
又暖房を使用しない夏期等では、深夜電力で貯湯タンク１に高温水を貯湯した後に、循環をバイパス回路１１側に切替て、暖房用熱交換部１３に熱を蓄熱し、これを日中の給湯使用時に放熱部２３を利用して貯湯タンク１に放熱し、少しでも熱の有効利用を図るようにしたものである。
【００３５】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、１つの熱源でありながらその利用時間帯の相違を利用して給湯及び暖房を、それぞれ専用の機器として使用することで、多量の給湯使用や長時間の暖房使用、或いはこの両方の同時使用があっても、給湯や暖房が中断することがなく、給湯及び暖房共に常に安心して使用出来るものである。
【００３６】
又請求項２では、循環回路内の湯水温度が所定温度以下では、吸熱部へ湯水を流通させることで貯湯タンク内の高温水と熱交換して、温度上昇してから暖房用熱交換部を通すことによって、暖房能力を落とすことなく良好な暖房を継続出来るものである。
又特に加熱手段が自然冷媒ＣＯ２ヒ−トポンプユニットの場合には、ＯＦＦ時間が長いので、有効に利用されるものである。
【００３７】
又請求項３では、暖房用熱交換部で熱交換後の湯水温度が所定温度以上では、放熱部へ湯水を流通させることで貯湯タンク内の湯水と熱交換し、該貯湯タンク内の湯水温度を上昇させことが出来、エネルギ−を無駄にすることなく有効に利用出来るものである。
又特に加熱手段が自然冷媒ＣＯ２ヒ−トポンプユニットの場合には、ＣＯＰを高く維持出来るものである。
【００３８】
又請求項４では、深夜電力による貯湯タンク内の湯水の沸かし上げが終了後に、電動二方弁及び開閉弁を切替てバイパス回路側の流通とすることで、極めて簡単な構成でありながら確実に回路の切替が行えるものである。
【００３９】
又請求項５では、暖房用熱交換部は熱交換効率を下げることなく、薄型で場所をとることなく設置され、器具全体をコンパクトにすることが出来るものである。
【００４０】
又請求項６では、暖房用熱交換部を三角柱形状に形成したので、貯湯タンクが円筒と外枠が四角形の時、内方角部に形成される隙間にピッタリと挿入され、デットスペ−スを有効に利用出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明一実施形態を付した貯湯式給湯暖房装置の概略構成図。
【図２】同暖房用熱交換部の一部を切り欠いた斜視図。
【図３】暖房用熱交換部を三角柱状とした状態を示す簡略図。
【符号の説明】
１　貯湯タンク
２　給水管
４　給湯管
５　加熱手段
６　循環ポンプ
７　循環回路
９　往き管
１０　戻り管
１１　バイパス回路
１２　流路切替手段
１３　暖房用熱交換部
１４　内熱交
１５　放熱器
１６　暖房用ポンプ
１８　外熱交
２０　吸熱部
２２　第１切替部
２３　放熱部
２５　第２切替部
２６　開閉弁
１５　金属板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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