(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水口から貯湯槽内に給水された水を循環口から取り出して熱源で加熱した後、熱源水として熱源水口から再び貯湯槽に供給して貯湯槽内の給湯領域の湯水を所定温度に高めて貯湯槽の上端部に形成された給湯口から給湯する貯湯式給湯装置において、貯湯槽の外部から貯湯槽内部に熱源水を供給せしめる供給管と、該供給管の開放端部を側面に接続し、上下が開口した筒状で内部に水流方向弁が設置され該水流方向弁の角度によって内部の熱源水が上下に振り分けられるように構成した該注水管とを設け、貯湯槽の内部に注水管を設置すると共に、温度変化によって長さ又は位置が変化する温感調整具を貯湯槽内の高温領域から中温領域にかけて設置し、該温感調整具の変位量に応じて水流方向弁の振り分け角度が変化するように温感調整具と水流方向弁とを連結し、給湯領域の水温に対応して熱源水の注水方向が自動的に変更されるように構成したことを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記温感調整具は、水温の変化で伸縮する形状記憶合金製のコイルバネを使用して設けられた請求項１記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】
給水口から貯湯槽内に給水された水を循環口から取り出して熱源で加熱した後、熱源水として熱源水口から再び貯湯槽に供給して貯湯槽内の給湯領域の湯水を所定温度に高めて給湯口から給湯する貯湯式給湯装置の熱源水供給方法であって、貯湯槽の外部から貯湯槽内部に熱源水を供給せしめる供給管と、該供給管の開放端部を側面に接続し、上下が開口した筒状で内部に水流方向弁が設置され該水流方向弁の角度によって内部の熱源水が上下に振り分けられるように構成した該注水管とを設け、貯湯槽の内部に注水管を設置し、温度変化によって長さ又は位置が変化する温感調整具を貯湯槽内の高温領域から中温領域にかけて設置し、該温感調整具の変位量と水流方向弁の変更角度とをリンクさせることで、給湯領域の水温に対応して熱源水の注水方向を自動的に振り分けることを特徴とする貯湯式給湯装置の熱源水供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばボイラーやヒートポンプユニット等の各種熱源で湯水を加熱し、この加熱した熱源水を貯留する貯湯槽を備え、この貯湯槽から給湯を行う貯湯式給湯装置及びその熱源水供給方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の貯湯槽は、給水口から満杯になるまで補給した貯湯槽内の補給水を循環口より取り出し、ボイラーやヒートポンプユニット等の熱源で加熱した後、再び熱源注水口から貯湯槽に戻す構成になっている。貯湯槽の内部では、湯水の温度ごとに比重差が生じるので高温の湯は上昇し、冷水は下降し、中間温度の湯水は中央部に集まる。そのため、貯湯槽内では高さごとに温度が異なっており、給湯口を最上部に設けた貯湯槽では高温の湯を給湯し、給湯口を中間部に設けた貯湯槽では中温の湯を給湯する給湯装置になる。
【０００３】
ボイラー等で加熱した熱源水を貯湯槽内に注水すると、熱源水と貯湯槽内の水は比重差により貯湯槽内で上下に分離し、短時間で混ざり合うことはなく、中間層に集まった湯水が熱交換されながら次第に全体の温度が均一化されてゆくものである。したがって、貯湯槽内の全ての湯水がある程度均一の温度になるには長時間を要し、大量の熱エネルギーを消費する。そのため、給湯槽内の給湯領域にある湯水の温度拡散を防止し、給湯温度を合理的に管理するには、ボイラー等で加熱した熱源水を、できるだけ熱源水の温度に近い温度領域に注水する必要がある。
【０００４】
特許文献１乃至特許文献３には、熱源水を貯湯タンク内の適当な温度領域に切り替えて注水させることができる貯湯式給湯装置が記載されている。
【０００５】
特許文献１に記載の貯湯式給湯装置は、貯湯槽の外部に配置した三方弁を流路切換手段として使用するもので、貯湯槽内部の温度を検知する貯湯温度センサーの検知温度が所定温度より高ければ、貯湯槽の高温領域となる貯湯槽の上端部から熱源水を注水するように流路切換手段を切り換え、貯湯温度センサーの検知温度が所定温度より低ければ、貯湯槽の低温領域となる貯湯槽の下端部から熱源水を注水するように構成したものである。
【０００６】
一方、特許文献２、３の貯湯式給湯装置によると、熱源水を注水せしめる配管体を貯湯槽の内部に鉛直方向に設け、この配管体の長手方向に沿って熱源水を排出する複数個の連通部を開閉自在に形成したものである。そして、貯湯槽内の湯温センサーの検出温度に基づいて配管体の連通部の位置を選択することで、熱源水の温度に近い領域に注水する構成になっている。
【０００７】
そして、特許文献２の連通部は複数の円形孔状を成し、特許文献３の連通部はスリット形状を成している。いずれも、配管体の内部に連通部を開閉せしめる調整部材を回転自在に挿入してあり、この調整部材を回転させることで、高さ別に形成された連通部を選択して開閉し、熱源水を注水せしめる高さを変更することで、給湯領域の水温が近い層に熱源水を供給するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４０６９９０８号公報
【特許文献２】特許第４４８２５７９号公報
【特許文献３】特許第４４８２５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の貯湯式給湯装置では、貯湯温度センサーの検知温度に基づいて流路切換手段を切り換えるものである。ところが、貯湯式給湯装置内の湯水の温度は各層により異なっているから、これら全ての温度を検知するために、貯湯槽側壁面に垂直方向に設けた多数の温度センサーが必要になっている。しかも、貯湯槽の外部に配置した三方弁を流路切換手段として使用しているので、配管施設が複雑にならざるを得ず、貯湯式給湯装置の構成も高価なものになる不都合がある。
【００１０】
また、特許文献２、３の貯湯式給湯装置によると、中温水程度に加熱した熱源水を貯湯槽の内部の中温水領域に注水することが可能になっている。ところが、貯湯槽内に配置した湯温センサーに基づいて配管体の連通部の位置を選択するために、多数の湯温センサーや、この湯温センサーの温度データによって連通部の高さを選択し開閉作動せしめるシステムや制御回路など、多くの装置が必要になっている。
【００１１】
そのため、従来の貯湯式給湯装置では、各種装置の設置費用に加え、湯温センサーや制御回路など各種装置の操作に必要な電力を消費し、メンテナンスなどにも多くの労力が必要になるなどといった多くの課題が残されていた。
【００１２】
そこで、本発明は上述の課題を解消すべく創出されたもので、多数の温度センサーを用いなくても、ボイラーやヒートポンプユニット等で加熱した熱源水を、熱源水の温度に近い温度領域に供給することが可能になり、しかも、簡単且つ安価な構成で給湯槽内の給湯領域の温度を極めて合理的に管理することができる貯湯式給湯装置及びその熱源水供給方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達成すべく本発明における第１の手段は、給水口２から貯湯槽１内に給水された水を循環口３から取り出して熱源２０で加熱した後、熱源水として熱源水口４から再び貯湯槽１に供給して貯湯槽１内の給湯領域の湯水を所定温度に高めて貯湯槽１の上端部に形成された給湯口５から給湯する貯湯式給湯装置において、貯湯槽１の外部から貯湯槽１内部に熱源水を供給せしめる供給管６と、供給管６の開放端部を側面に接続し、上下が開口した筒状で内部に水流方向弁８が設置され該水流方向弁８の角度によって内部の熱源水が上下に振り分けられるように構成した該注水管７とを設け、貯湯槽１の内部に注水管７を設置し、温度変化によって長さ又は位置が変化する温感調整具９を貯湯槽１内の高温領域から中温領域にかけて設置し、該温感調整具９の変位量に応じて水流方向弁８の振り分け角度が変化するように温感調整具９と水流方向弁８とを連結し、給湯領域の水温に対応して熱源水の注水方向が自動的に変更されるように構成したことにある。
【００１４】
第２の手段の前記温感調整具９は、水温の変化で伸縮する形状記憶合金製のコイルバネを使用して設けられている。
【００１７】
第３の手段は、給水口２から貯湯槽１内に給水された水を循環口３から取り出して熱源２０で加熱した後、熱源水として熱源水口４から再び貯湯槽１に供給して貯湯槽１内の給湯領域の湯水を所定温度に高めて給湯口５から給湯する貯湯式給湯装置の熱源水供給方法であって、貯湯槽１の外部から貯湯槽１内部に熱源水を供給せしめる供給管６と、供給管６の開放端部を側面に接続し、上下が開口した筒状で内部に水流方向弁８が設置され該水流方向弁８の角度によって内部の熱源水が上下に振り分けられるように構成した該注水管７とを設け、貯湯槽１の内部に注水管７を設置し、温度変化によって長さ又は位置が変化する温感調整具９を貯湯槽１内の高温領域から中温領域にかけて設置し、該温感調整具９の変位量と水流方向弁８の変更角度とをリンクさせることで、給湯領域の水温に対応して熱源水の注水方向を自動的に振り分ける熱源水供給方法にある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の請求項１、請求項３によると、温感調整具９の変位量に応じて水流方向弁８の振り分け角度が変化するように温感調整具９と水流方向弁８とを連結し、給湯領域の水温に対応して熱源水の注水方向を自動的に振り分けるように構成したことにより、温度センサーを用いなくても、ボイラーやヒートポンプユニット等で加熱した熱源水を、熱源水の温度に近い温度領域に自動的に注水することが可能になった。しかも、貯湯槽１の上部から高温の湯水を給湯するタイプの貯湯槽１に好適である。
【００１９】
請求項２のごとく、水温の変化で伸縮する形状記憶合金製のコイルバネを使用して温感調整具９を設けたことで、耐久性に富み、しかも水温の変化に正確に反応して温感調整具９を伸縮させることができる。しかも、簡単且つ安価な構成で給湯槽内の給湯領域の温度を極めて合理的に管理することができるので貯湯槽１の温感調整具９として最適である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例を示す正面図である。
【図２】本発明による熱源水供給状態の一実施例を示す要部拡大断面図である。
【図３】（イ）乃至（チ）は、熱源水を供給する一実施例を示す概念図である。
【図４】本発明による熱源水供給状態の他の実施例を示す要部拡大断面図である。
【図５】熱源水を供給する他の実施例による要部拡大断面図である。
【図６】熱源水を供給する他の実施例による要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明によると、多数の温度センサーを用いずに熱源水の温度に近い温度領域に供給することが可能になり、しかも、簡単且つ安価な構成で給湯槽内の給湯領域の温度を極めて合理的に管理することができるなどといった当初の目的を達成した。
【００２３】
以下、本発明の実施例を説明する。本発明給湯装置は、主に大容量型の給湯装置として用いられているもので、給水口２から貯湯槽１内に給水された水を循環口３から取り出して、ボイラーやヒートポンプユニット等の熱源２０で加熱する。その後、加熱された熱源水は、熱源水口４から再び貯湯槽１に供給して貯湯槽１内の給湯領域の湯水を所定温度に高めて給湯口５から給湯する貯湯式給湯装置である（図１参照）。
【００２４】
貯湯槽１には、加熱された熱源水を貯湯槽１内部に供給せしめる供給管６が設けられており、この供給管６の先端がわで貯湯槽１内部の熱源水を注水する位置に、熱源水の注水方向を変更せしめる注水管７を設置している（図２参照）。図示例の注水管７は、上下が開口した筒状をなし、この注水管７の側面に供給管６の開放端部を接続したものである。そして、供給管６から供給される熱源水は、この注水管７の上下開口部から貯湯槽１の内部に注水されることになる。
【００２５】
更に、注水管７には、注水管７内の熱源水の排出路を振り分けるように角度が変化する水流方向弁８を設けている（図２参照）。図示例では、供給管６に隣接する注水管７の内部に水流方向弁８を設置したものである。そして、供給管６から供給される熱源水は、この水流方向弁８の角度によって流路変更管の上下に振り分けられるものである。
【００２６】
一方、貯湯槽１内の給湯領域には、温度変化によって長さ又は位置が変化する温感調整具９が設置されている。この温感調整具９は、例えば、水温の変化で伸縮する形状記憶合金製のコイルバネを使用することができる。図示例では、この形状記憶合金製のコイルバネが伸縮する長さによって水流方向弁８の振り分け角度が変化するように温感調整具９と水流方向弁８とを連結している（図２参照）。このように構成することで、給湯領域の水温に対応して熱源水の注水方向が自動的に振り分けられるようになる。また、温感調整具９は、温度によって容積や体積が膨張して長さや位置が変化する機構、例えばシリンダー機構や風船などの膨張を利用した機構などを利用することも可能である。
【００２７】
図示の貯湯槽１における給湯口５は、貯湯槽１の上端部に形成されている（図１参照）。したがって、貯湯槽１の高温層領域の湯を供給することができる。また、給湯口５を貯湯槽１の中温層領域に形成した場合は、中温の湯を供給することが可能になる。いずれにしても、貯湯槽１の給湯領域は、貯湯槽１の高温層領域から中温層領域において給湯用の湯水を貯えるものであり、本発明では、この高温層領域と中温層領域とを給湯領域とする。したがって、温感調整具９も、貯湯槽１内の高温領域から中温領域にかけて設置位置が選択されるものである。
【００２８】
本発明供給方法は、前述の本発明給湯装置の貯湯槽１内に熱源水を供給する方法である。すなわち、貯湯槽１の外部から貯湯槽１内の熱源水を注水する位置に熱源水の注水方向を変更せしめる水流方向弁８を設けると共に、温度変化によって長さ又は位置が変化する温感調整具９を貯湯槽１内の給湯領域に設置した本発明給湯装置の貯湯槽１内に熱源水を供給する方法である。そして、本発明供給方法の重要ポイントは、温感調整具９の変位量と水流方向弁８の変更角度とをリンクさせることで、給湯領域の水温に対応して熱源水の注水方向を自動的に振り分けることにある。したがって、温感調整具９は、温度変化によって長さ又は位置が変化するものであればどのような部材を使用しても良く、その変位量を水流方向弁８の振り分け角度にリンクさせることが可能なものであれば良い。一方、この水流方向弁８も熱源水の注水方向を変更せしめる機構であればよく、その構成や注水方向は、任意に設定することが可能である。
【実施例１】
【００２９】
図１乃至図３は、本発明給湯装置の第１の実施例を示している。この実施例では、温感調整具９の上下に二種類の形状記憶合金製のコイルバネを使用している。そして、上下角度調整自在な水流方向弁８を注水管７の内部に設置し、上下二種類の温感調整具９で水流方向弁８の角度を調整するものである（図２参照）。
【００３０】
すなわち、いずれの形状記憶合金製コイルバネも、温度が上がると延びる性質を持つもので、高温層の水温を感知する高温感知コイル１０と、中温層の水温を感知する中温感知コイル１１とを夫々の層に設置している。これら高温感知コイル１０と中温感知コイル１１は、いずれも連結ロッド１２に連結されており、高温感知コイル１０は、温度が上がると連結ロッド１２を押し下げ、中温感知コイル１１は、温度が上がると連結ロッド１２を持ち上げるように装着している。更に、この連結ロッド１２の下端部はクランク１３に連結され、このクランク１３を介して水流方向弁８の角度を変更するように設けている。
【００３１】
設置時は、高温感知コイル１０、中温感知コイル１１、連結ロッド１２等の自重により、水流方向弁８が上向きになり、熱源水は上向きに供給するように設置されている（図３（イ）参照）。この状態で熱源水を供給してゆくと、高温層の高温感知コイル１０は水温上昇と共に次第に伸びてゆき（同図（ロ）参照）、連結ロッド１２を押し下げようとする。更に、中温層の水温まで上昇してこの層の水温が中温になっていると、中温感知コイル１１が連結ロッド１２を持ち上げようとするので、高温感知コイル１０と中温感知コイル１１とが吊り合う状態になる（同図（ハ）参照）。この状態では、流方向弁８は水平に保たれ、熱源水の流れを上下に均一に分けて、高温層と中温層とに同じ量の熱源水を供給する。
【００３２】
その後、中温層の水温が更に上昇して高温になると、中温感知コイル１１が更に延びるので高温感知コイル１０に勝って連結ロッド１２が持ち上がる。この結果、クランク１３が反転して水流方向弁８の向きが下向きに変更される（同図（ニ）参照）。この状態では、全ての熱源水が中温層から低温層側に向けて供給されることになる。この状態が続くと、貯湯槽１の中温層まで熱源水によって湧き上がった状態になり（同図（ホ）参照）、給湯口５から高温の湯を給湯することが可能になる。
【００３３】
更にその後、使用により高温の湯が給湯された後は（図同（へ）参照）、中温層の水温が次第に下がって中温程度になる（同図（ト）参照）。そうすると、再び高温感知コイル１０と中温感知コイル１１とが吊り合った状態になり、流方向弁８は水平に保たれ、熱源水の流れを上下に均一に分けて、高温層と中温層とに同じ量の熱源水を供給する。更に、中温層の温度が低下すると、水流方向弁８の向きは再び上向きに変更され、熱源水は高温層側に供給されるものである（同図（チ）参照）。
【実施例２】
【００３４】
図４乃至図６は、本発明給湯装置の第２の実施例を示している。この実施例では、温感調整具１９の下部に形状記憶合金製のコイルバネを中温層に設置して中温感知コイル１４とし、形状記憶合金製ではない通常のバイアスバネを復帰用バネ１５として中温感知コイル１４の下部に連結したものである（図４参照）。そして、注水管７の内部に、角度調整自在な水流方向弁１６を回転自在に設置し、中温感知コイル１４と復帰用バネ１５とで水流方向弁１７の角度を調整するものである。
【００３５】
中温感知コイル１４と復帰用バネ１５は、いずれも連結ロッド１６に連結されている。この連結ロッド１６は、水流方向弁１７の端部に固定したクランク１８に連結され、連結ロッド１６の伸縮でこのクランク１８が回転すると、水流方向弁１７も回転して流水方向を変更するように設けている（図５参照）。図示の水流方向弁１７は、略円柱形状を成し、一方の端部にクランク１８を連結すると共に、他方の端部に４５度の傾斜面からなる角度面１７Ａを形成している。そして、この角度面１７Ａに熱源水が当たると、角度面１７Ａの向きによって上向きや下向き、あるいは両方へ向けて熱源水の流れを変更せしめるものである。
【００３６】
温感調整具１９の中温感知コイル１４は、中温層の水温が上昇すると伸張してクランク１８を回転させる。そうすると、水流方向弁１７が回転し、これに伴い角度面１７Ａが上向きや下向き、あるいは上下両方向へと熱源水の流れを変更させる。また、中温層の水温が低下した場合、伸張した中温感知コイル１４は元の長さに戻るが、中温感知コイル１４が元に戻る力ではクランク１８を回転させることができないので、復帰用バネ１５の弾性力にてクランク１８を回転させるものである（図６参照）。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明給湯装置の構成は、図示例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で任意に変更することができる。また、本発明の実施例において、温感調整具９の材質や構造、あるいは設置位置等は図示例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３８】
１  貯湯槽
２  給水口
３  循環口
４  熱源水口
５  給湯口
６  供給管
７  注水管
８  水流方向弁
９  温感調整具
１０  高温感知コイル
１１  中温感知コイル
１２  連結ロッド
１３  クランク
１４  中温感知コイル
１５  復帰用バネ
１６  連結ロッド
１７  水流方向弁
１７Ａ  角度面
１８  クランク
１９  温感調整具
２０  熱源
【要約】
【課題】多数の温度センサーを用いずに給湯領域の温度を極めて合理的に管理することができる貯湯式給湯装置及びその熱源水供給方法を提供する。
【解決手段】貯湯槽１に、貯湯槽１の外部から貯湯槽１内部に熱源水を供給せしめる供給管６を設ける。該供給管６から貯湯槽１内部の熱源水を注水する位置に熱源水の注水方向を規制せしめる注水管７を設置する。該注水管７の熱源水の排出路を振り分けるように角度が変化する水流方向弁８を注水管７に設ける。温度変化によって長さ又は位置が変化する温感調整具９を貯湯槽内の給湯領域に設置する。温感調整具９と水流方向弁８とを連結し、給湯領域の水温に対応して熱源水の注水方向が自動的に変更されるように構成する。
【選択図】  図２【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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