(57)【要約】【課題】何時でも待つことなしに適温の給湯を得ることができ、しかもエネルギーコストを大きく低減しうるに即時給湯装置を提供する。【解決手段】ヒートポンプと、前記ヒートポンプで加熱された温水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクに貯えられた温水から熱供給を受ける熱交換部と給湯部との間を循環する第１の流路とを具え、前記第１の流路は、貯湯タンクに貯えられた温水を合流させるための第２の流路が接続され、また前記ヒートポンプは、深夜電力を利用して運転し、さらに貯湯タンクに貯えられた温水から熱供給を受ける風呂用熱交換部と浴槽との間を循環する第３の流路を具えることを特徴とする。【選択図】  図１
2005030642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプと、
前記ヒートポンプで加熱された温水を貯える貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに貯えられた温水から熱供給を受ける熱交換部と給湯部との間を循環する第１の流路とを具えることを特徴とする即時給湯装置。
【請求項２】
前記第１の流路は、貯湯タンクに貯えられた温水を合流させるための第２の流路が接続されていることを特徴とする請求項１記載の即時給湯装置。
【請求項３】
前記ヒートポンプは、深夜電力を利用して運転することを特徴とする請求項１又は２記載の即時給湯装置。
【請求項４】
貯湯タンクに貯えられた温水から熱供給を受ける風呂用熱交換部と浴槽との間を循環する第３の流路を具えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の即時給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、何時でも待つことなしに適温の給湯を得ることができ、しかもエネルギーコストを大きく低減しうる即時給湯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば家屋内部などの給湯蛇口を開けてから温水を取り出す場合、その取出し初期は給湯配管路内に残留した冷水が供給されるため、特に冬季に不快感を覚えながら使用しなければならない場合があった。またこの種の不快な使用を避けるために、しばらくの間前記残留した冷水を全て流して、温度上昇を待つ必要があり不便性を伴った。そこで、本願出願人は、図６に示すように、ヒータｈで加熱することにより一定温度の湯を貯える貯湯タンクｔ内に、上端が前記貯湯タンクｔの流出口ｍの手前で終端するとともに他端側が湯供給源に連通した供給管路ｐを設け、この供給管路ｐに下の開口部ｋ１と上の開口部ｋ２を形成し、前記下の開口部ｋ１より貯湯タンクｔの底部側に供給される湯供給源からの水又は湯により該貯湯タンクｔで加熱され貯えられた湯を上方へ押し上げ、かつ前記上の開口部ｋ２より供給される湯供給源からの水又は湯と前記貯湯タンクｔに貯えられた湯とを混合させることにより両者の中間の温度の温水を前記貯湯タンクｔの流出口ｍから供給する装置を提案した（特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、貯湯タンクに貯えられた比較的高温の湯と給湯配管内の放熱して温度が低下した残留水を混合するため、供給される温水は、その温度を一定温度より上げることが困難なことが判明した。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−１０６６６５号公報
【発明が解決しようとする課題】
そこで、図７に示すように、例えばガス給湯機器ａと、該ガス給湯機器ａで加熱した温水を中継する給湯ユニットｂと、該給湯ユニットｂと各給湯部ｃ１、ｃ２、ｃ３を結び、ポンプｆにより前記温水を循環させる給湯路ｄを具える給湯システムが提案されている。このシステムにおいて、給湯路ｄを循環する温水は、給湯部ｃで給水と混合して使用され、その使用分は前記ガス給湯機器ａから補給される。また前記給湯路ｄを循環する温水から一定量の熱が放熱するが、温度センサｅで計測される温度変化を示すデータに基づいて、前記給湯ユニットｂに装備された電気ヒータｇが循環する温水を加熱し、その温度を所定温度に保つことにより、何時でも給湯部ｃから所定温度の温水が得られるシステムである。しかして、この給湯システムは、給湯部ｃで使用した温水の量は、その都度ガス給湯機器ａで補充し、他方循環中に放熱した熱エネルギーは電気ヒータｇで加熱して補うことにより循環する温水の温度を維持するため、エネルギーコストが高く、またガス、電気の二種類のエネルギーを併用するため配管、配線などを含んだ設備が複雑となるという問題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、エネルギーのランニングコストを低減でき、一つの熱源で温水の温度を維持しえる即時給湯装置の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項１記載の発明は、ヒートポンプと、前記ヒートポンプで加熱された温水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクに貯えられた温水から熱供給を受ける熱交換部と給湯部との間を循環する第１の流路とを具えることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２記載の発明は、前記第１の流路は、貯湯タンクに貯えられた温水を合流させるための第２の流路が接続され、請求項３記載の発明は、前記ヒートポンプは、深夜電力を利用して運転することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４記載の発明は、貯湯タンクに貯えられた温水から熱供給を受ける風呂用熱交換部と浴槽との間を循環する第３の流路を具えることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。本実施形態の即時給湯装置は、例えば家屋に付設される給湯装置であって、図１に示すように、ヒートポンプＨＰと、貯湯タンクＴと、貯湯タンクＴ内の熱交換部５と給湯部４との間を循環する第１の流路１とを具える。
【００１０】
前記ヒートポンプＨＰは、例えば、膨張弁を用い外気より低温化させた二酸化炭素などの熱媒体に、熱交換器において大気熱を集めて蓄熱した後、該熱媒体を圧縮機で圧縮することにより高温化し、前記貯湯タンクＴの貯水を加熱しうる公知のものを利用している。前記ヒートポンプＨＰはエネルギー効率が高いため、通常の電気温水器に比べて約３分の１程度のランニングコストで大気から集熱できる。
【００１１】
前記貯湯タンクＴは、例えば０．３７〜０．４６ｍ３  程度の容積を有し、本例では、その下部に給水用開口Ａと、ヒートポンプＨＰへ循環するための出口Ｂが設けられ、また上部に給湯用開口Ｃと、前記ヒートポンプＨＰからの循環水の戻り口Ｄが設けられる。給水用開口Ａは、上水道に接続され、前記給湯用開口Ｃからの給湯量に応じた量を給水することにより、貯湯タンクＴ内の貯水量を一定に維持している。
【００１２】
前記貯湯タンクＴ内の温水は、境界層２１より上位の例えば６５〜９０℃程度の高温層２２と、下位の低温層２３に分離した状態で貯水されている。例えば給湯して高温層２２が減少した場合、放熱により高温層２２の温度が低下した場合などに、ポンプＰ７が作動し、低温層２３の温水が出口Ｂから出て前記ヒートポンプＨＰにより約９０℃に加熱され、戻り口Ｄから貯湯タンクＴへ戻るヒートポンプ流路７を循環し、これにより高温層２２の量が保たれるとともに、該高温層２２の温度が維持される。
【００１３】
また前記貯湯タンクＴは、境界層２１の位置、高温層２２の温度などの測定のため、図示しない温度センサを上下に亘り複数個具え、前記ヒートポンプ流路７の循環は、前記温度センサのデータなどに基づきマイクロコンピューターにより制御されている。本例では、ヒートポンプＨＰは、例えば午後１１時から翌日の午前７時間までの深夜電力を利用して運転するよう制御され、これにより通常の電力に比べエネルギーコストを約３分の１程度に低減することができるとともに、電力エネルギー消費のバランスをとり全体として省エネルギーを図ることができる。また、前記ヒートポンプＨＰのエネルギー効率に加え深夜電力を利用することにより、昼間電気温水器を使用する場合に比べ、エネルギーコストは約９分の１程度に抑えることができ、ランニングコストを大幅に低減しえる。
【００１４】
前記第１の流路１は、前記貯湯タンクＴの高温層２２内に設けられた熱交換部５と給湯部４との間を結ぶ循環流路として形成され、該流路の途中にポンプＰ１と温度センサＳ１とを具える。前記熱交換部５は、貯湯タンクＴの高温層２２に配され、例えば螺旋状の銅管などで形成される。前記第１の流路１を循環する温水は、該熱交換部５で、高温層２２に貯えられた温水から熱供給を受けて加熱される。前記給湯部４は、本例では、前記第１の流路１から分岐した温水枝管２４と、給水枝管２５と、混合水栓２６とを含んで構成され、例えば、洗面、浴室、台所など家屋内で通常複数箇所に設けられる。なお給湯部４は、この他開閉弁を介して浴槽に温水を供給する態様なども含まれる。
【００１５】
前記第１の流路１の温水は、図１に示すように、循環中の放熱により温度低下した分、熱交換部５で高温層２２から熱供給を受けて温度を維持しながら循環する。例えば、前記温度センサＳ１で循環中の温度低下が検出されると、ポンプＰ１は送量をアップし、熱交換部５での熱供給を増加することにより循環中の温水温度を上げ、逆に所定温度にまで達すると、ポンプＰ１の送り量を減少し、或いは一定時間循環を停止する間歇運転モードに切替える。このように、第１の流路１内の温水は、放熱分を熱交換部５で熱供給されながら循環し、例えば３５〜５０℃程度の一定温度に維持されるため、給湯部４から即時に高温の温水を取り出すことができる。
【００１６】
前記第１の流路１を循環中の温水は、前記給湯部４で使用される場合、図２に示すように、給水路１０からの給水と混合し適温に調整され混合水栓２６から取り出される。このとき前記第１の流路１の温水は、前記給湯部４で使用された分が減少するが、流量調整バルブＢ３、逆止弁Ｂ４を具えた給水路１１から第１の流路１内に給水されることにより、第１の流路１内の温水量は維持される。また、第１の流路１の温水は、前記給水路１１からの給水と混合されることにより一旦温度が低下する。しかし給水路１１の合流部の後に配された温度センサＳ１の温度データに基づいてポンプＰ１が作動し、前記第１の温水は熱交換部５を循環して所定温度迄加熱されるため、給湯部４から即時給湯を継続することができる。
【００１７】
また、前記第１の流路１は、図３に示すように、前記貯湯タンクＴに貯えられた高温層２２の温水を合流させるための第２の流路２が接続されている。該第２の流路２は、その流路の途中にポンプＰ２と、温度センサＳ２とを具え、前記貯湯タンクＴの給湯用開口Ｃと、前記第１の流路に合流するための混合弁２７との間に配されている。例えば、洗面と台所とで同時に給湯するなど複数の水栓から同時に温水を取り出す場合、シャワーの使用などで長時間継続して大量の温水を取り出す場合など、前記熱交換部５における熱供給で、第１の流路１の温水の温度維持が困難になることがある。このとき、前記ポンプＰ２が作動して、貯湯タンクＴの高温層２２の温水が、第２の流路２を介し混合弁２７から前記第１の流路１に直接合流することにより、第１の流路１を循環する温水の温度を上げることができる。給湯部４での温水の取出しが減少して、温度センサＳ１により前記第１の流路１の温水温度の上昇が確認されると、前記ポンプＰ２の作動は停止し、前記第２の流路２から第１の流路１への温水の合流はなくなり、その後前記第１の流路１の循環による給湯運転モードへ復帰する。
【００１８】
第２の流路２からの温水の供給に連係して、逆止弁Ｂ１と、流量調整バルブＢ２を具え前記給水用開口Ａに接続された給水路１２から、前記貯湯タンクＴ内に給水され、貯水量は維持される。このとき、境界層２１の位置は上昇して、高温層２２の量は減少するが、該高温層２２内の温水の温度は維持される。
【００１９】
なお、前記第１の流路１における温度センサＳ１の出力に基づくポンプＰ１の運転制御、ポンプＰ２の作動による前記第２の流路２の制御など、本実施態様における各種運転モードにおける各種制御は、マイクロコンピューターによりコントロールされる。
【００２０】
本実施形態では、図４に示すように、貯湯タンクＴに設けられた風呂用熱交換部６と、浴槽７の間を循環する第３の流路３を具える。前記風呂用熱交換部６は、貯湯タンクＴの高温層２２に配され、前記熱交換部５と同様、例えば螺旋状の銅管などで形成されている。また、前記第３の流路３は、その流路の途中に温度センサＳ３と、ポンプＰ３とを具える。
【００２１】
追い炊きスイッチ（図示せず）がオンされ前記ポンプＰ３が始動すると、浴槽７の下部から取り出され前記第３の流路３を循環する温水は、該風呂用熱交換部６で、高温層２２に貯えられた温水から熱供給を受けて加熱された後、前記浴槽７の上部へ戻る。これにより、浴槽７内の温水３０の温度は高まり、温度センサＳ３が一定の温度上昇を検出すると前記ポンプＰ３の作動が止まり追い炊きが終了する。また、センサＳ３の出力に応じてポンプＰ３が間歇運転し、浴槽７内の温水３０が一定温度に維持される保温運転モードを行なうこともできる。
【００２２】
また、図５に示すように、前記第３の流路３は、貯湯タンクＴの給湯用開口Ｃとの間を結ぶ流路１３と、三方弁２８を介して接続されている。前記流路１３は、図３に示される第２の流路２の一部を共用して構成され、流路ポンプＰ２を具える。流路１３を接続することにより、三方弁２８を前記流路１３側に開くとともにポンプＰ２を作動すると、貯湯タンクＴの高温層２２に貯えられた温水を、流路１３及び第３の流路３を介して直接浴槽７に給湯できる点で好ましい。
【００２３】
前記第３の流路３は、図５に示すように、混合弁２９を介して、給水路１４に接続されている。前記給水路１４と接続することにより、第３の流路３を介して浴槽７に給水でき、また前記風呂用熱交換部６で加熱されて循環する温水、或いは貯湯タンクＴの高温層２２から供給される温水と給水を混合して水温調整した温水を浴槽７に供給できる点で好ましい。
【００２４】
【発明の効果】
上述したように、請求項１記載の発明では、熱効率の高いヒートポンプＨＰを用い加熱した温水を貯湯タンクに貯えるため、給湯のランニングコストが他の電気温水器に比べ約３分の１程度に抑えることができ、前記貯湯タンクに貯えられた温水から熱供給を受ける熱交換部と給湯部との間を循環する第１の流路を設けるため前記給湯部から即時に適温の給湯が可能である。
【００２５】
請求項２記載の発明は、第１の流路は、貯湯タンクに貯えられた温水を合流させる第２の流路が接続されるため、給湯部で大量の温水を取り出す場合など給湯の温度維持が困難なときでも、貯湯タンクの温水が、第１の流路に直接合流することにより、必要な高温の給湯が可能となる。
【００２６】
請求項３記載の発明は、ヒートポンプを深夜電力を利用して運転することによりエネルギーコストを通常電力の約３分の１程度に低減して、ヒートポンプのエネルギー効率と合わせると、昼間の電気温水器使用に比べランニングコストを約９分の１程度と大幅に低減でき、また電力エネルギー消費のバランスをとり全体としての省エネルギーが図れる。
【００２７】
請求項４記載の発明は、風呂用熱交換部と浴槽との間を循環する第３の流路を具え、貯湯タンクの温水の熱で浴槽にはられた温水の追い炊きができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を例示し、運転動作を説明するシステム概念図である。
【図２】その異なる運転動作を説明するシステム概念図である。
【図３】第２の流路を含んだ運転動作を説明するシステム概念図である。
【図４】第３の流路を含んだ運転動作を説明するシステム概念図である。
【図５】その異なる運転動作を説明するシステム概念図である。
【図６】従来例を例示する縦断面図である。
【図７】異なる従来例を例示するシステム概念図である。
【符号の説明】
１      第１の流路
２      第２の流路
３      第３の流路
４      熱交換部
５      風呂用熱交換部
６      浴槽
ＨＰ    ヒートポンプ
Ｔ      貯湯タンク
【図１】
2005030642.tif 000003
【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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