(57)【要約】【課題】経済的でありながら、安全で効率の良い暖房或いは風呂の沸き上げや保温が行える貯湯式の給湯装置又は暖房装置。【解決手段】給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段とを備え、更に貯湯タンク内の湯水と暖房用或いは乾燥用の熱媒体が熱交換する熱交換器２７を備え、前記熱交換器２７は貯湯タンク内の湯水又は暖房用或いは乾燥用の熱媒体のどちらかが流通する容器３５内に、残りの他方が流通する二重管３６を備えて構成したので、貯湯タンク内に安価な深夜電力を利用して、貯湯された高温水を熱源として、暖房或いは浴室乾燥が行えるので、極めて経済的であり効率の良い暖房或いは浴室乾燥が行えるものである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段とを備え、更に貯湯タンク内の湯水と暖房用或いは乾燥用の熱媒体が熱交換する熱交換器を備えたものに於いて、前記熱交換器は貯湯タンク内の湯水又は暖房用或いは乾燥用の熱媒体のどちらかが流通する容器内に、残りの他方が流通する二重管を備えて構成した事を特徴とする貯湯式の給湯装置又は暖房装置。
【請求項２】
給湯用の温水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段とを備え、更に貯湯タンク内の湯水と浴槽水が熱交換する熱交換器を備えたものに於いて、前記熱交換器は貯湯タンク内の湯水又は浴槽水のどちらかが流通する容器内に、残りの他方が流通する二重管を備えて構成した事を特徴とする貯湯式の給湯装置又は暖房装置。
【請求項３】
前記二重管は、容器内で螺旋状に巻回されている事を特徴とする請求項１及び２記載の貯湯式の給湯装置又は暖房装置。
【請求項４】
前記容器内の流れと二重管内の流れとが対向するようにした事を特徴とする請求項１〜３記載の貯湯式の給湯装置又は暖房装置。
【請求項５】
前記二重管の内管と外管は密着させた事を特徴とする請求項１〜４記載の貯湯式の給湯装置又は暖房装置。
【請求項６】
前記二重管の内管及び外管を銅管で構成した事を特徴とする請求項１〜５記載の貯湯式の給湯装置又は暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、給湯用の貯湯タンクに貯めた湯水を熱源として用いて暖房或いは浴室乾燥、風呂の沸き上げ、保温を行う貯湯式の給湯装置又は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、深夜の安い電力を利用してヒートポンプを加熱源として、貯湯タンクに高温水を貯湯し、これを昼間に給湯用として使用するものであり、又冬期には循環回路を切り替えて暖房を行うものであった。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２５７３６４号公報
【０００４】
【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、ヒートポンプを加熱源として暖房を行うので、折角安い深夜電力を使用して給湯用の高温水を貯湯しても、昼間の高い電力でヒートポンプを動かして暖房を行っては、極めて不経済となるものであり、又これを解決する為に、貯湯タンクに貯湯された高温水を暖房用の熱源として使用する事が考えられるが、高温水と暖房用の不凍液とを熱交換器で熱交換するので、高温水側の熱交換用の管に穴があくと、ここから不凍液が混入して給湯水が汚染されると言う問題点を有するものであった。
【０００５】
更に風呂の沸き上げや保温にも貯湯タンク内の高温水を同じように使用も考えられるが、高温水側の熱交換用の管に穴があくと、浴槽水が給湯水に混入し汚染されると言う上記と同様な問題点を有するものであった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明はこの点に着目し上記問題点を解決する為、特に請求項１では、給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段とを備え、更に貯湯タンク内の湯水と暖房用或いは乾燥用の熱媒体が熱交換する熱交換器を備えたものに於いて、前記熱交換器は貯湯タンク内の湯水又は暖房用或いは乾燥用の熱媒体のどちらかが流通する容器内に、残りの他方が流通する二重管を備えて構成したものである。
【０００７】
これによれば、貯湯タンク内に安価な深夜電力を利用して、貯湯された高温水を熱源として、暖房或いは浴室乾燥が行えるので、極めて経済的であり効率の良い暖房或いは浴室乾燥が行えるものであり、更に熱交換器は二重管とこの二重管を収容する容器とで構成されているので、万一二重管の内管に穴があいても不凍液等の熱媒体と給湯用の湯水とが混ざることがなく、安心して使用出来るものである。
【０００８】
又請求項２では、給湯用の温水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段とを備え、更に貯湯タンク内の湯水と浴槽水が熱交換する熱交換器を備えたものに於いて、前記熱交換器は貯湯タンク内の湯水又は浴槽水のどちらかが流通する容器内に、残りの他方が流通する二重管を備えて構成したものである。
【０００９】
これによれば、貯湯タンク内に安価な深夜電力を利用して、貯湯された高温水を熱源として、風呂の沸き上げや保温が行われるので、極めて経済的であり効率の良い風呂の沸き上げや保温が行えるものであり、更に熱交換器は二重管とこの二重管を収容する容器とで構成されているので、万一二重管の内管に穴があいても浴槽水と給湯用の湯水とが混ざることがなく、安心して使用出来るものである。
【００１０】
又請求項３では、二重管は、容器内で螺旋状に巻回されているので、省スペースで設置可能でありながら、効率の良い熱交換が行えるものである。
更に請求項４では、容器内の流れと二重管内の流れとが対向するようにしたので、一層効率よく熱交換が行われるものである。
【００１１】
又請求項５では、二重管の内管と外管は密着させて熱の伝導を良好とし、更に請求項６では、二重管の内管及び外管を銅管で構成することで、これも熱伝導を良好なものとし、とにかく効率の良い熱交換を行うように工夫したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次にこの発明に係る貯湯式の給湯装置又は暖房装置を図面に示した一実施形態で説明する。
図１に於いて、１は貯湯タンクユニット、２は加熱手段として水を加熱するヒーポンユニット、３は給湯栓、４は浴室温水暖房乾燥器や床暖房端末等の温水暖房端末器で、これらによって給湯および暖房を行うものである。
【００１３】
貯湯タンクユニット１は下部に給水管５が接続され上部に出湯管６が接続された金属性の貯湯タンク７を有しているものである。８は給湯栓３に接続される給湯管で、給水管５から分岐されたバイパス管９を通過する冷水と出湯管６からの高温の湯とがミキシング弁１０にて適温に調節されて給湯されるものである。また、１１は給水管５に設けられ給水の温度を検出する給水温度センサ、１２は前記貯湯タンク７内の湯水の熱膨張等による過圧を逃す逃し弁である。そして、これらが給湯回路１３を構成しているものである。
【００１４】
この貯湯タンクユニット１と前記ヒーポンユニット２は加熱循環回路１４にて循環可能に接続され、貯湯タンク７の下部からの水をヒーポンユニット２で加熱して貯湯タンク７の上部へ戻し、高温の湯を上部から順次積層して貯湯するものである。
【００１５】
１５はリモートコントローラ１６が接続されると共に貯湯タンクユニット１内のセンサおよびアクチュエータを制御するマイクロコンピュータを有した沸き上げ制御部である。ここで、貯湯タンクユニット１の湯水の沸き上げは主に深夜時間帯に安価な深夜電力によって行われるもので、沸き上げ制御部１５は過去数日分の消費熱量の最大値から翌日に使用される消費熱量を推測し、この推測された消費熱量と貯湯タンク７の最下方に設けられた貯湯温度センサ１７で検出される貯湯温度とから所定温度範囲（例えば６５℃〜９０℃の範囲）内の任意の沸き上げ温度を設定し、翌朝の特定の時間帯に推測した熱量が沸き上がるように時間を逆算してヒーポンユニット２による沸き上げを開始させるものである。
【００１６】
次に、ヒーポンユニット２は圧縮機１８、凝縮器としての冷媒−水熱交換器１９、減圧器としての電子膨張弁２０および蒸発器２１を順に接続して構成されるヒートポンプ回路２２と、貯湯タンク７の湯水を加熱循環回路１４を介して冷媒−水熱交換器１９へ送り、加熱された高温の湯水を貯湯タンク７へ戻すための加熱循環ポンプ２３とを備えているものである。なお、ここで前記ヒートポンプ回路２２は冷媒に二酸化炭素を用いて、冷媒−水熱交換器１９側にて超臨界状態とされ、水を９０℃程度の高い温度まで加熱することが可能なものである。
【００１７】
２４はこのヒーポンユニット２の制御を行うマイクロコンピュータを有した加熱制御部で、沸き上げ制御部１５からの指示により冷媒−水熱交換器１９の出口側の加熱循環回路１４に設けた加熱温度センサ２５で検出する湯の温度が所定温度範囲内の任意の温度になるように加熱循環ポンプ２３の回転数、圧縮機１８の駆動周波数、または電子膨張弁２０の開度のいずれかが適宜調節されるものである。なお、この加熱制御部２４は沸き上げ制御部１５と有線にて通信可能に接続されており、沸き上げ制御部１５から指示された沸き上げ温度に沸き上げ、貯湯温度センサにて必要熱量分沸き上げが完了したことを検出すると沸き上げ制御部１５が沸き上げ動作の停止を加熱制御部２４に指示して沸き上げ動作を終了するものである。
【００１８】
そして、給湯栓３が開かれると、貯湯タンク７の下部にに市水が流入して上部の高温の湯水が出湯管６へ押し出されることで給湯される。そして給湯運転により高温の湯水と冷水が入れ替わり、貯湯温度センサの検出する温度が低下して貯湯タンク７の貯湯熱量が所定量以下になると、ヒートポンプ回路２２および加熱循環ポンプ２３を駆動して再度沸き上げを行うようにしている。
【００１９】
２６は貯湯タンク７の上部と下部に連通した一次側暖房循環回路、２７は一次側暖房循環回路２６途中に設けられた熱交換器、２８は一次側暖房循環回路２６途中に設けられた暖房一次ポンプである。２９は温水暖房端末器４と熱交換器２７を循環可能に接続する二次側暖房循環回路、３０は二次側暖房循環回路２９途中に設けられた暖房二次ポンプ、３１は熱交換器２７下流側の二次側暖房循環回路２９に設けられた二次温水温度センサ、３２は二次側の不凍液等から成る熱媒体の熱膨張を吸収する膨張タンクである。これらによって暖房回路３３を構成している。又３４はこの暖房回路３３の運転／停止を指示する暖房運転指示手段である。
【００２０】
前記熱交換器２７は、円筒状の容器３５と、この容器３５内に複数段に巻回された二重管３６を収納して構成され、この二重管３６は内管３７と外管３８共に銅管を使用し密着して形成されており、熱伝導を良好としているもので、容器３５の一方上部の湯水入口３９から貯湯タンク７内に貯湯した高温の湯水を流入させ、他方下部の湯水出口４０から流出させて貯湯タンク７に戻すものであり、暖房回路３３の熱媒体は、二重管３６の下部入口４１から流入し、上部出口４２から流出して湯水とは対向した流れとなって、熱交換効率を向上させて、熱媒体を瞬時に高温状態に熱交換するものである。
【００２１】
そして、暖房運転指示手段３４から暖房運転開始の指示が出されると、暖房一次ポンプ２８および暖房二次ポンプ３０の駆動を開始し、貯湯タンク７内の高温の湯を熱交換器２７へ循環させて二次側暖房循環回路２９の熱媒体を加熱し、加熱された熱媒体が温水暖房端末器４にて放熱して暖房が行われる。このとき、二次温水温度センサ３１の検知温度が所定の温度になるように暖房一次ポンプ２８および／または暖房二次ポンプ３０の回転数が適宜調節される。また、二次側との熱交換により温度低下した貯湯タンク７からの湯水は貯湯タンク７の下部へ戻されるものである。そして、暖房停止の指令があると、暖房一次ポンプ２８および暖房二次ポンプ３０の駆動を停止して暖房運転を終了するものである。
【００２２】
次にこの発明の一実施形態の作動について説明する。
今深夜電力を利用してヒーポンユニット２で加熱された高温水が貯湯タンク７に貯湯された状態で、給湯栓３を開栓すれば、給水圧で貯湯タンク７内の給湯水が押し出され、ミキシング弁１０で給水管５からの冷水とミキシングされて設定の給湯水として供給されものであり、そしてこの給湯で減少した分だけ給水管５から給水され給湯が行われるものである。
【００２３】
次に暖房運転では、二次側暖房循環回路２９の暖房二次ポンプ３０が駆動して熱媒体を循環させ、熱交換器２７を流通されるもので、二重管３６の下部入口４１から流入した熱媒体は巻回状態の二重管３６内を通り上部出口４２から流出するが、この時暖房一次ポンプ２８の駆動で貯湯タンク７内の高温の湯水が、容器３５の湯水入口３９から流入して湯水出口４０から流出する間に、この熱交換器２７内で熱交換し熱媒体の温度を上昇させ、温水暖房端末器４に循環させることで放熱して暖房が行われるものであり、この熱交換で温度降下した湯水は貯湯タンク７下部に戻され、順次この循環を繰り返して暖房が継続されるものである。
【００２４】
従って、熱交換器２７の一方を二重管３６で構成したことで強固であるし、内管３７に穴があいたとしても熱媒体が漏れて湯水に混入する心配がなく、安心して使用出来るものであり、更に二重管３６は巻回状態で熱交換距離を大きく延ばして熱効率を向上させながら、設置スペースは小さく抑えることが出来るものであり、又熱交換を対向流で行うと共に二重管３６の密着構成や、銅管の使用等で、熱伝導を良好なものとし、とにかく効率の良い熱交換を行うように工夫したものである。
【００２５】
次に図３に示す他の実施形態を説明するが、前記の実施形態と同一部分には同一符号を付し、相違点のみ説明する。
熱交換器２７には暖房回路３３ではなく、浴槽４３と接続した風呂循環回路４４が連通し、この風呂循環回路４４には風呂温度センサ４５及び風呂循環ポンプ４６が備えられており、４７は風呂リモコンである。
【００２６】
この風呂の沸き上げ或いは保温運転は、前記した暖房運転と同様であり、ただ熱交換器２７で容器３５に流入する貯湯タンク７内の湯水と熱交換するのが、二重管３６を流通する浴槽水である点が相違するのみで、浴槽水は良好に熱交換されて風呂の沸き上げ或いは保温がスムーズに行われるものである。
【００２７】
又この風呂の沸き上げ或いは保温運転でも、二重管３６による熱交換が行われるので、内管３７に穴があいたとしても浴槽水が漏れて湯水に混入する心配がなく、安心して使用出来るものであり、更に二重管３６は巻回状態で熱交換距離を大きく延ばして熱効率を向上させながら、設置スペースは小さく抑えることが出来るものであり、又熱交換を対向流で行うと共に二重管３６の密着構成や、銅管の使用等で、熱伝導を良好なものとし、とにかく効率の良い熱交換を行えるものである。
【００２８】
尚、この発明は上記の実施形態のようなヒートポンプ式ではなく、貯湯タンク７内に電熱ヒータを配置した一般に電気温水器と呼称される構成としても良いものである。
又この実施形態では、二重管３６を熱媒体や浴槽水が流通するようにしたが、この逆で二重管３６を貯湯タンク７内の湯水が流通し、容器３５内を熱媒体や浴槽水が流通するようにしても良いものである。
【００２９】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、貯湯タンク内に安価な深夜電力を利用して、貯湯された高温水を熱源として、暖房或いは浴室乾燥が行えるので、極めて経済的であり効率の良い暖房或いは浴室乾燥が行えるものであり、更に熱交換器は二重管とこの二重管を収容する容器とで構成されているので、万一二重管の内管に穴があいても不凍液等の熱媒体と給湯用の湯水とが混ざることがなく、安心して使用出来るものである。
【００３０】
又請求項２では、貯湯タンク内に安価な深夜電力を利用して、貯湯された高温水を熱源として、風呂の沸き上げや保温が行われるので、極めて経済的であり効率の良い風呂の沸き上げや保温が行えるものであり、更に熱交換器は二重管とこの二重管を収容する容器とで構成されているので、万一二重管の内管に穴があいても浴槽水と給湯用の湯水とが混ざることがなく、安心して使用出来るものである。
【００３１】
又請求項３では、二重管は、容器内で螺旋状に巻回されているので、省スペースで設置可能でありながら、効率の良い熱交換が行えるものである。
更に請求項４では、容器内の流れと二重管内の流れとが対向するようにしたので、一層効率よく熱交換が行われるものである。
【００３２】
又請求項５では、二重管の内管と外管は密着させて熱の伝導を良好とし、更に請求項６では、二重管の内管及び外管を銅管で構成することで、これも熱伝導を良好なものとし、とにかく効率の良い熱交換を行うように工夫したものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を付した貯湯式の給湯暖房装置の概略構成図。
【図２】同要部断面図。
【図３】この発明の他の実施形態を付した貯湯式の給湯風呂装置の概略構成図。
【符号の説明】
２  ヒーポンユニット（加熱手段）
４  温水暖房端末器
７  貯湯タンク
２７  熱交換器
３５  容器
３６  二重管
３７  内管
３８  外管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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