(57)【要約】【課題】貯湯タンク内の温水と負荷の循環水を効率的に熱交換するとともに、コンパクトを図った温水熱交換器を提供することを目的としたものである。【解決手段】貯湯タンク２と、この貯湯タンク２内の湯を循環し浴槽水や暖房水等の負荷側の循環水と熱交換する温水熱交換器２２と、前記温水熱交換器２２に貯湯タンク２内の湯を供給する循環ポンプ２７と、前記温水熱交換器２２に負荷側の循環水を供給する風呂循環ポンプ２０とを備えた貯湯式温水器であって、前記温水熱交換器２２は中空ドーナツ状の円筒缶２３で形成したタンク側温水経路２３ａと、前記温水経路２３ａ内にパイプをコイル状に巻き回して形成した負荷側温水経路２１で構成してある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯を循環し浴槽水や暖房水等の負荷側の循環水と熱交換する温水熱交換器と、前記温水熱交換器に貯湯タンク内の湯を供給する循環ポンプと、前記温水熱交換器に負荷側の循環水を供給する風呂循環ポンプとを備え、前記温水熱交換器は中空ドーナツ状の円筒缶で形成したタンク側温水経路と、前記タンク側温水経路内にパイプをコイル状に巻き回した熱交換パイプを配した負荷側温水経路を有する構成した貯湯式温水器。
【請求項２】
温水熱交換器は、タンク側温水経路と貯湯タンクを接続するとともに、負荷側温水経路と負荷を接続する構成とし、前記それぞれの温水経路に循環水を流すことで熱交換するようにした請求項１記載の貯湯式温水器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯湯タンク内の湯を利用して風呂加熱及び暖房機能を備えた貯湯式温水器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の貯湯式温水器は、図３（ａ）、（ｂ）に示すような構成となっていた。
【０００３】
以下、その構成を図に基づいて説明する。図３（ａ）において、３１は電気温水器本体、３２は円筒形状の貯湯タンクで、給水管３３から給水が行われ、加熱ヒータ３４により温められた湯は出湯管３５から出湯される。３６は浴槽で、電気温水器３１と接続して浴槽３６への湯張りと追い焚きを行うための浴槽循環口３７を備えている。３８は往き配管、３９は戻り配管で、戻り配管３９と接続する電気温水器３１内部では、浴槽水の温度を検出する風呂サーミスタ４０、風呂循環ポンプ４１を介して浴槽水の追い焚きを行う電気ヒータ式熱交換器４２を通り、往き配管３８に戻るように接続されている。（例えば、特許文献１参照）
図３（ｂ）は上記電気ヒータ式熱交換器４２の代わりに貯湯タンク３２と接続し、追い焚き用ポンプ４３により貯湯タンク３２の湯を循環させ、内部に浴槽水を循環させるコイル状に巻いた１次側パイプ４４（ＩＮ側）と２次側パイプ４５（ＯＵＴ側）より為る熱交換パイプ４６を有した温水熱交換器４７を内蔵することにより追い焚きを行うタイプの貯湯式温水器である（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０５−３４００７号公報
【特許文献２】
特開２００２−３６４９１２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電気温水器においては、風呂の保温機能だけでなく、追い焚き機能への要望が高まっている。また、貯湯タンク容量の大型化が進み、製品の外形寸法は大きくなる傾向にあるが、日本の住宅事情を考えると設置床面積は小さい事が望まれている。
【０００６】
しかしながら、短時間で浴槽水を加熱し、使い勝手を良くしようとすると、ワット数の大きな電気ヒータが必要となり、ランニングコストが高くなる。
【０００７】
電気温水器を使用するユーザの期待としては、できるだけ安価な深夜電力を効率的に利用してランニングコストでメリットを出そうとするものであり、単価の高い昼間電力を使用して浴槽水を加熱することは、深夜電力を利用して温めた湯の寄与率がゼロとなり、必ずしもユーザの期待に添ったものではないという課題を有していた。
【０００８】
そこで、深夜電力を利用して温めた湯を浴槽水と熱交換して追い焚きを行う温水熱交換器を備えたものは、高温の湯を利用することにより短時間で追い焚きすることが可能であるとともに、熱交換器を貯湯タンクから独立させて設けたタイプのものは、メンテナンス製に優れるが、十分な追い焚き能力を確保しようとすると熱交換器が大きくなり、結果として製品の設置床面積が大きくなるという課題を有していた。
【０００９】
一方、２次側パイプのみを温水熱交換器の外側に出す構成とすれば、温水熱交換器の容積を小さくできるが、２次側パイプが浴槽水の加熱に寄与せず追い焚き能力が低下してしまう。追い焚き能力が低下すると、温水熱交換器から貯湯タンクに戻る湯温が上昇し、貯湯タンクから温水熱交換器に湯を循環している追い焚き用ポンプの熱的ストレスが増加し、追い焚き用ポンプが劣化しやすくなるという課題を有していた。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するもので、貯湯タンク内の温水と負荷の循環水を効率的に熱交換するとともに、コンパクトを図った温水熱交換器を提供することを目的としたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯を循環し浴槽水や暖房水等の負荷側の循環水と熱交換する温水熱交換器と、前記温水熱交換器に貯湯タンク内の湯を供給する循環ポンプと、前記温水熱交換器に負荷側の循環水を供給する風呂循環ポンプとを備えた貯湯式温水器であって、前記温水熱交換器は中空ドーナツ状の円筒缶で形成したタンク側温水経路と、前記タンク側温水経路内にパイプをコイル状に巻き回した熱交換パイプの負荷側温水経路を有する構成したものである。
【００１２】
上記発明によれば、貯湯タンク内の高温水を循環させる温水経路を中空ドーナツ状の円筒缶で形成し、そのドーナツ状の温水経路内にパイプをコイル状に巻き回して形成した負荷側温水経路を構成しているため、熱交換効率が向上し、かつ温水熱交換器を小型化することができ、容易に機器本体に内蔵することが可能となり、日本の住宅事情に適した機器を提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯を循環し浴槽水や暖房水等の負荷側の循環水と熱交換する温水熱交換器と、前記温水熱交換器に貯湯タンク内の湯を供給する循環ポンプと、前記温水熱交換器に負荷側の循環水を供給する風呂循環ポンプとを備えた貯湯式温水器であって、前記温水熱交換器は中空ドーナツ状の円筒缶で形成したタンク側温水経路と、前記温水経路内にパイプをコイル状に巻き回して形成した負荷側温水経路で構成したことを特徴とするものである。
【００１４】
そして、温水熱交換器は、中空ドーナツ状の円筒缶で形成したタンク側温水経路と、前記温水経路内にパイプをコイル状に巻き回して形成した負荷側温水経路で構成しているので、貯湯タンクからの温水を効率よく負荷側へのパイプに伝達され、熱交換率が向上し、温水熱交換器を小型化することができ、さらに、温水熱交換器が小さいことによりパイプ近傍に沿って貯湯タンクの湯が循環することと、温水熱交換器表面からの放熱量を低減できることにより、さらに熱交換率を向上させることができ、経済的で、かつ日本の住宅事情にマッチした機器を提供することができる。
【００１５】
請求項２に記載した発明は、温水熱交換器は、タンク側温水経路と貯湯タンクを接続するとともに、負荷側温水経路と負荷を接続する構成とし、前記それぞれの温水経路に循環水を流すことで熱交換するようにしたことを特徴とするものである。
【００１６】
そして、風呂水や暖房水等、汚れが発生し易い側のパイプの断面形状が比較的円に近く管内抵抗の少ない側に流すことができ、信頼性の高い温水熱交換器を提供することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１８】
（実施例１）
図１（ａ）は本発明の実施例１における貯湯式温水器のシステム構成図、図１（ｂ）は実施例１の温水熱交換器の部分断面図、図１（ｃ）は実施例１の温水熱交換器の断面図、図２は実施例１の貯湯式温水器の部分断面斜視図である。
【００１９】
図において、１は貯湯式温水器の本体、２は円筒状の貯湯タンク、３は水道管、４は給水圧を減圧する減圧弁、５は給水管、６は貯湯タンク２内に取り付けられた加熱ヒータ、７は電動式の混合弁で貯湯タンク２上部の給湯パイプ８と給水管５に接続されていて、設定温度に応じて内蔵されている弁体（図示せず）の開度比率を制御することで所望の温度の混合水を得る構成としてある。９は混合された混合水の温度を検知する温度検出器である入水サ―ミスタ、１０は出湯管で、給湯口であるカラン１１に接続されている。１２は出湯管１０から分岐された風呂パイプ１３に接続された風呂注湯開閉弁である。１４は浴槽で、貯湯式温水器１と接続された温水熱交換器２２を介して、浴槽１４への湯張りと追い焚きを行うための浴槽循環口Ｗを備えている。１５は往き配管、１６は戻り配管、１７は往き管接続口、１８は戻り管接続口である。また、貯湯式温水器１内部では戻り管接続口１８から風呂循環ポンプ２０を介して温水熱交換器２２の負荷側温水経路となる熱交換パイプ２１に接続し、往き管接続口１７に戻すとともに、その途中に浴槽水の温度を検出するふろサーミスタ１９を配設して風呂循環経路を構成している。
【００２０】
また、前記熱交換パイプ２１は中空ドーナツ状円筒缶２３で構成したタンク側温水経路２３ａ内にパイプをコイル状に巻き回して形成し、前記タンク側温水経路２３ａを流れる高温水と熱交換するようにしている。
【００２１】
また、中空ドーナツ状円筒缶２３は、往き側パイプ２５と戻り側パイプ２６を有し、往き側パイプ２５は貯湯タンク２の上部と接続し、貯湯タンク２の高温水を中空ドーナツ状円筒缶２３で構成したタンク側温水経路２３ａに導き、熱交換パイプ２１と熱交換させた後に戻り側パイプ２６より循環ポンプ２７を介して貯湯タンク２に戻すようにしている。
【００２２】
２８は風呂注湯分岐管で、一方を風呂循環ポンプ２０と配管接続し、他方を熱交換パイプ２１の入口側と接続し、風呂循環経路より浴槽１４への湯張りを行うようになっている。
【００２３】
以上のように、中空ドーナツ状円筒缶２３で構成したタンク側温水経路２３ａと、該タンク側温水経路２３ａ内にパイプをコイル状に巻き回した熱交換パイプ２１を配して構成した負荷側温水経路とで温水熱交換器２２を形成し、この温水熱交換器２２を介して貯湯タンク２の湯と浴槽水を熱交換することで、効率的な風呂追い焚き動作を行うようにしたものである。
【００２４】
次に、上記構成における貯湯式温水器の詳細な動作について説明する。まず、カラン１１が開かれて給湯が行われると、入水サーミスタ９で検出される湯温と設定温度を比較し、設定温度になるように混合弁７により貯湯タンク２の湯と給水管５からの水道水を混合する。
【００２５】
次に、浴槽１４に湯張りを行う場合は、風呂リモコンの自動湯張りスイッチ（図示せず）をオンにすると、風呂注湯開閉弁１２がオンして開弁し湯張りが開始される。その経路は、混合弁７で設定温度に混合された湯が、風呂パイプ１３を通り、開弁状態となった風呂注湯開閉弁１２から風呂循環経路に供給され、往き配管１５および戻り配管１６から浴槽１４に供給され、湯張りが完了すると風呂注湯開閉弁１２はオフして閉弁状態となる。
【００２６】
次に、浴槽水の追い焚き動作について説明する。浴槽水は一定時間ごとに風呂循環ポンプ２０を駆動して戻り配管１６から温水熱交換器２２の熱交換パイプ２１を通って往き配管１５で浴槽１４に戻される。この間に、ふろサーミスタ１９で浴槽水の温度を検出し、設定温度より低ければ循環ポンプ２７が駆動し、貯湯タンク２の湯を温水熱交換器２２の中空ドーナツ状円筒缶２３で構成したタンク側温水経路２３ａ内に循環させ、熱交換パイプ２１と熱交換することで浴槽水を加熱するようになっている。浴槽水が設定温度になると風呂循環ポンプ２０と循環ポンプ２７は停止し、追い焚き動作が完了する。
【００２７】
また、貯湯タンク２内の湯温は上部側が高温となり、貯湯タンク２の上部より取り入れた湯を温水熱交換器２２内に循環させることにより、短時間で浴槽水の追い焚きができる。
【００２８】
また、貯湯式温水器は設置床面積を小さくするために、本体の高さを高くすることにより貯湯容量の大型化に対応しており、その為、貯湯タンク２も縦長の円筒形状が主流となっている。本実施例のように温水熱交換器２２を貯湯タンク２の近傍かつ本体１のコーナー部に並設するように配置すれば、本体１外装と貯湯タンク２との隙間を利用して温水熱交換器２２を収納することができ、設置床面積を大きくすることなしに、使い勝手の良い貯湯式温水器を供給することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、貯湯タンク内の高温水を循環させる温水経路を中空ドーナツ状の円筒缶で形成し、そのドーナツ状の温水経路内にパイプをコイル状に巻き回して形成した負荷側温水経路を構成しているため、熱交換効率が向上し、かつ温水熱交換器を小型化することができ、容易に機器本体に内蔵することが可能となり、日本の住宅事情に適した機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施例１における貯湯式温水器のシステム構成図
（ｂ）同貯湯式温水器の温水熱交換器の部分部断面図
（ｃ）同温水熱交換器の断面図
【図２】実施例１の製品本体の部分断面斜視図
【図３】（ａ）従来の貯湯式温水器のシステム構成図
（ｂ）従来の貯湯式温水器のシステム構成図
【符号の説明】
２  貯湯タンク
１４  浴槽
２０  風呂循環ポンプ
２１  熱交換パイプ（負荷側温水経路）
２２  温水熱交換器
２３  中空ドーナツ状円筒缶（タンク側温水経路）
２７  循環ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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