(57)【要約】【課題】温水暖房、風呂追い焚き機能を有した、軽量コンパクトで安価な貯湯式給湯器を提供する。【解決手段】下部から給水され上部から出湯される貯湯槽１と、貯湯槽１へお湯を提供する加熱手段２と前記貯湯槽１の上部からお湯を取り出し下部へ循環させる循環回路５と前記循環回路５に設けられた循環ポンプ６を備え、前記循環回路５に風呂熱交換器８や暖房熱交換器７など複数の熱交換器を並列に配置する事で、簡単な構成でかつ軽量、コンパクトかつ安価な温水暖房、風呂追い焚き機能を有した貯湯式給湯器を提供する事が出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部から給水され上部から出湯される貯湯槽と、前記貯湯槽の下部より取り出した水を加熱し貯湯槽上部より戻す第１の循環回路と、前記第１の循環回路に設けた加熱手段と、前記貯湯槽の上部からお湯を取り出し貯湯槽下部へ循環させる第２の循環回路と、前記第２の循環回路に設けた循環ポンプと、前記第２の循環回路に風呂熱交換器や暖房熱交換器などの複数の熱交換器を並列に配置した貯湯式給湯器。
【請求項２】
第２の循環回路の熱交換器出口部に熱動弁を配したことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯器。
【請求項３】
第２の循環回路に風呂熱交換器と暖房熱交換器を並列に配置した貯湯式給湯器において、並列に分岐した循環回路の熱交換器入り口部もしくは出口部に回路閉止用電磁弁を設け、片側もしくは両方同時に循環できる切換構成とした請求項１記載の貯湯式給湯器。
【請求項４】
第２の循環回路に風呂熱交換器と暖房熱交換器を並列に配置した貯湯式給湯器において、並列に分岐した循環回路の熱交換器入り口部の分岐口もしくは出口部の分岐口に三方弁を設け、片側もしくは両方同時に循環できる切換構成とした請求項１記載の貯湯式給湯器。
【請求項５】
第２の循環回路に風呂熱交換器と暖房熱交換器を並列に配置した貯湯式給湯器において、並列に分岐した循環回路の熱交換器入り口部もしくは出口部に電動式流量制御弁を設け、負荷の状態に応じて循環回路の流量を制御する構成とした請求項１記載の貯湯式給湯器。
【請求項６】
循環回路の流れる方向に対して、熱交換される各回路の流れの方向がそれぞれの熱交換器内で対向流となることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の貯湯式給湯器。
【請求項７】
加熱手段に電気式ヒーターを用いることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の貯湯式給湯器。
【請求項８】
加熱手段にＣＯ2を冷媒とするヒートポンプサイクルを用いたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の貯湯式給湯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯、温水暖房、風呂追い焚き機能を有する貯湯式給湯器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の温水暖房、風呂追い焚き機能を有した貯湯式給湯器は、暖房熱交換器、風呂熱交換器に対してそれぞれ専用の循環回路、循環ポンプを備えているものが一般的でであった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図９に従来の温水暖房、風呂追い焚き機能を有した貯湯式給湯器の構成例を示す。
【０００４】
図において、貯湯槽１は下部から給水され上部から出湯する。給湯回路４には加熱手段２、給湯循環ポンプ３が接続されており、貯湯槽１の下部から供給された水が、加熱手段２によって沸き上げられ、約８０〜９０℃のお湯となって貯湯槽１の上部に戻される。
【０００５】
温水暖房機能は、循環回路５ａに設けられた循環ポンプ６ａで貯湯槽１上部の約８０〜９０℃のお湯を暖房熱交換器７に供給し、そこで熱が交換される。同時に、暖房負荷回路１０に設けられた暖房ポンプ９で温水を循環させ、温風機１１ａには約８０℃の温水を供給し、床暖房１１ｂにはバイパス流と混合して約６０℃の温水を供給する。暖房負荷回路１０に流れる温水に交換される熱量は、循環回路５ａを流れる流量と温水温度と暖房熱交換器７内の接触面積で決まり、温度が高いほど、循環流量が多いほど、受熱面積が大きいほど多くの熱が交換される。
【０００６】
一方、風呂追い焚き機能は、循環回路５ｂに設けられた循環ポンプ６ｂで貯湯槽１上部のお湯約８０〜９０℃のお湯を風呂熱交換器８に供給し、そこで熱が交換される。同時に、風呂追い焚き回路１３に設けられた風呂ポンプ１４で約５０℃に温められた温水を循環させ、風呂アダプタ１６を介して接続される浴槽１５のお湯を上昇させる。風呂追い焚き回路１３に流れる温水に交換される熱量も暖房負荷回路１０と同じで、循環回路５ｂを流れる流量と温水温度と風呂熱交換器８内の接触面積で決まり、温度が高いほど、循環流量が多いほど、受熱面積が大きいほど多くの熱が交換される。
【０００７】
暖房負荷回路１０、風呂追い焚き回路１３のそれぞれに対して、循環回路を設けているのは、それぞれの熱交換器で必要とされる熱量を調整しやすくするためで、一般的には暖房負荷回路１０は、５〜１５ｋｗ、風呂追い焚き回路１３は、一般的な浴槽（例えば３００Ｌ）を適切な時間（３０分以内）で追い焚きするために、１０〜１５ｋｗ程度の出力になるように設定されている。
【特許文献１】特開２００３−１１４０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、同じ温水を熱源としているにもかかわらず暖房負荷回路、風呂追い焚き回路のそれぞれに循環回路と循環ポンプを設けているため複雑な構成となり、軽量コンパクト、かつ安価な機器を供給できないという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、温水暖房、風呂追い焚き機能を有した、軽量コンパクトで安価な貯湯式給湯器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の貯湯式給湯器は、貯湯槽の上部からお湯を取り出し下部へ循環させる循環回路に風呂熱交換器や暖房熱交換器などの複数の熱交換器を並列に配置したことを特徴としたものである。
【００１１】
これによって、単純な構成となり、軽量、コンパクトで安価な温水暖房、風呂追い焚き機能を有した貯湯式給湯器を提供することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明の貯湯式給湯器によれば、単純な構成で、軽量、コンパクトで安価な温水暖房、風呂追い焚き機能を有した貯湯式給湯器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明は、下部から給水され上部から出湯される貯湯槽と、前記貯湯槽の下部より取り出した水を加熱し貯湯槽上部より戻す第１の循環回路と、前記第１の循環回路に設けた加熱手段と、前記貯湯槽の上部からお湯を取り出し貯湯槽下部へ循環させる第２の循環回路と、前記第２の循環回路に設けた循環ポンプと、前記第２の循環回路に風呂熱交換器や暖房熱交換器などの複数の熱交換器を並列に配置したことを特徴とするもので、単純な構成となり、軽量、コンパクトで安価な温水暖房、風呂追い焚き機能を有した貯湯式給湯器を提供することができる。
【００１４】
第２の発明は、特に第１の発明において、循環回路に設けられた複数の熱交換器の出口部に熱動弁を設けることにより、温水暖房または風呂追い焚き運転をしないとき、その循環回路に貯湯槽の湯が流れないようにし、必要のない湯を貯湯槽の下部に流れない構成とし、貯湯槽の湯温が撹拌により温度低下をしない温水暖房、風呂追い焚き機能を有した貯湯式給湯器を提供することができる。
【００１５】
第３の発明は、第２の循環回路に風呂熱交換器と暖房熱交換器を並列に配置した貯湯式給湯器において、並列に分岐した循環回路の熱交換器入り口部もしくは出口部に回路閉止用電磁弁を設け、片側もしくは両方同時に循環できる切換構成としたもので、必要のない回路を遮断し、熱の放熱よる損失を低減でき、安全性をも高めた温水暖房、風呂追い焚き機能を有した貯湯式給湯器を提供することができる。
【００１６】
第４の発明は、第２の循環回路に風呂熱交換器と暖房熱交換器を並列に配置した貯湯式給湯器において、並列に分岐した循環回路の熱交換器入り口部の分岐口もしくは出口部の分岐部に電動三方弁を設け、片側もしくは両方同時に循環できる切換構成としたもので、コンパクトで安価に、必要な回路に貯湯槽の熱を選択して送ることができる温水暖房、風呂追い焚き機能を有した貯湯式給湯器を提供することができる。
【００１７】
第５の発明は、第２の循環回路に風呂熱交換器と暖房熱交換器を並列に配置した貯湯式給湯器において、並列に分岐した循環回路の熱交換器入り口部もしくは出口部に電動式流量制御弁を設け、負荷の状態に応じて循環回路の水量をを制御する構成としたことで、必要な熱量分だけを、熱交換器側に搬送することができ、貯湯槽の熱を中途半端に使用して貯湯層下部にもどすことなく、効率よく熱交換できる温水暖房、風呂追い焚き機能を有した貯湯式給湯器を提供することができる。
【００１８】
第６の発明は、第１〜第５の発明において、循環回路の流れる方向に対して、熱交換される各回路の流れの方向がそれぞれの熱交換器内で対向流となる事を特徴とするもので、効率よく熱交換ができ、さらに、軽量、コンパクトで安価な温水暖房、風呂追い焚き機能を有した貯湯式給湯器を提供することができる。
【００１９】
第７の発明は、第１〜第６の発明において、加熱手段に電気式ヒーターを用いたもので、排気ガスの発生しないクリーンで、軽量、コンパクトで安価な温水暖房、風呂追い焚き機能を有した貯湯式給湯器を提供することができる。
【００２０】
第８の発明は、第１〜第６の発明において、加熱手段にＣＯ2を冷媒としたヒートポンプサイクルを用いたもので、エネルギー消費が少なく、かつ排気ガスの発生しないクリーンで軽量、コンパクトで安価な温水暖房、風呂追い焚き機能を有した貯湯式給湯器を提供することができる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における貯湯式給湯器を示すものである。従来例と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略しする。
【００２３】
図１において、７は暖房熱交換器であり、８は風呂熱交換器である。暖房熱交換器７と風呂熱交換器８が循環回路５に並列に設けられているのが特徴であり、動作は分岐した循環回路５に設けられた循環ポンプ６が、貯湯槽１の上部のお湯（約８０〜９０℃）をまず暖房熱交換器７に供給し、暖房回路１０に対して、一部の熱を放出する。そして、もう１方の循環回路５は風呂熱交換器８に熱を供給し、風呂回路１３に対して熱を放出する。
【００２４】
暖房熱交換器７を介して熱を供給された暖房回路１０は、暖房ポンプ９で温水を循環させ、温風機１１ａには約８０℃、床暖房１１ｂには約６０℃の温水を供給する。床暖房１１ｂ用温水は、放熱して戻ってきた温水（約５０℃）と暖房熱交換器７で温められた温水（約８０℃）とをバイパス回路１２で混ぜて作成している。
【００２５】
風呂熱交換器８を介して熱を供給された風呂追い焚き回路１３は、風呂ポンプ１４で約５０℃に温められた温水を循環させ、風呂アダプタ１６を介して接続される浴槽１５のお湯を温める。
【００２６】
各熱交換器で交換される熱量は、循環回路５を流れる流量とお湯の温度、暖房熱交換器７と風呂熱交換器８それぞれの接触面積とで決まる。本構成では循環回路５の流量は固定で、お湯の温度に関しては、風呂ポンプまたは暖房用ポンプ９が動作していない場合は貯湯層１上部の高温の湯は循環回路５を介しそのまま下部に向かうが、循環回路５の循環流量に対し、給湯循環回路４の循環流量が多く加熱手段２の加熱能力が高温の湯を作るのに十分であれば、湯切れすることなく、安定した温水暖房、風呂追いだきを行うことができ、シンプルで安価な温水暖房、風呂追い焚き機能を有した貯湯式給湯器を提供することができる。
【００２７】
（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態における貯湯式給湯器を示すものである。前記第１の実施の形態と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。
【００２８】
循環回路５に設けられた循環ポンプ６ｂは、制御部１７から供給される電力にて作動しているが、床暖房１１Ａ、暖房端末１１Ｂと風呂追い焚きの運転状況に応じて出力が可変できるようになっており、熱出力が多く必要な時は循環ポンプ６の出力を高くし、熱出力が少なくて良い時は循環ポンプ６の出力を低くする。並列回路の場合どちらかの回路が運転が停止している場合およびどちらかの回路が最高出力で運転し、循環ポンプ６ｂの循環流量が給湯循環ポンプ３循環流量を上回った場合、貯湯層の湯温が低下する場合が出てくる。
【００２９】
本実施の形態は、循環回路５において暖房熱交換器７および風呂熱交換器のの出口部に熱動弁２５、２６を設け、どちらかが停止中の場合熱交換されずに高温の湯が貯湯層１下部に流れ込まないようある一定温度以上で停止している方の熱動弁２５、２６が遮断する構成にしたものであり、並列回路であっても停止中の回路に湯を流さないようにしたものであり、以上の事で運転中の回路を容易に制御することができ、かつ、貯湯層１の湯を安定して沸き上げることができる。
【００３０】
（実施の形態３）
図３は、本発明の第３の実施の形態における貯湯式給湯器を示すものである。前記第１の実施の形態と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。
【００３１】
循環回路５に設けられた循環ポンプ６ｂは、制御部１７から供給される電力にて作動しているが、床暖房１１Ａ、暖房端末１１Ｂと風呂追い焚きの運転状況に応じて出力が可変できるようになっており、熱出力が多く必要な時は循環ポンプ６の出力を高くし、熱出力が少なくて良い時は循環ポンプ６の出力を低くする。しかしながら、各端末のいずれかが運転を停止している場合、貯湯層の熱を無駄に循環することになる。以上の事で、運転を停止している端末の分岐した循環回路を遮断用電磁弁２７、２８で遮断し、循環ポンプ６の出力を抑えることで、消費電力を減らすことが出来るとともに、熱出力を安定化する事が可能となり、熱交換器をさらにコンパクトに設計する事も可能となる。
【００３２】
（実施の形態４）
図４は、本発明の第４の実施の形態における貯湯式給湯器を示すものである。実施の形態１と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。
【００３３】
さらには、循環回路５の並列に分岐されたそれぞれの経路に遮断弁を設けるのではなく、分岐部に三方弁２９を設けることで、暖房熱交換器７もしくは風呂熱交換器８もしくはその両方の経路に切り換え可能になり、高価な機能部品を２つも設ける必要が無く、熱出力を安定化する事が可能となり、熱交換器をさらにコンパクトに設計する事も可能となる。
【００３４】
（実施の形態５）
図５は、本発明の第５の実施の形態における貯湯式給湯器を示すものである。実施の形態１と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。
【００３５】
循環回路５に設けられた循環ポンプ６は、各端末の熱負荷に応じて制御すると制御が複雑化するため、ポンプ駆動は一定とする代わり、循環回路５の並列に分岐する部にそれぞれ電動式水量制御３０、３１を設け、各端末の熱負荷に応じ、流量制御を行うだけで、熱出力を安定化する事が可能となり、熱交換器をさらにコンパクトに設計する事も可能となる。
【００３６】
（実施の形態６）
図６は、本発明の実施の形態６における熱交換器の構造を示すものである。
【００３７】
熱交換器の加熱側（一次側）は熱を放出するため、入口側が最も温度が高く、出口側が最も温度が低くなる。一方、負荷側（２次側）は熱を吸収するため、入口側が最も温度が低く、出口側が最も温度が高くなる。一次側と２次側が接しているすべての領域で常に温度差が大きくなるようにするには、図６（ａ）に示すように、熱交換器内の流れが加熱側、負荷側で対向している方が良い。
【００３８】
もし図６（ｂ）のような構成の場合、入口側では加熱側と負荷側で温度差大なので短時間で熱交換されるが、出口に近いほど加熱側と負荷側で温度差が小になるので、熱交換がされ難くなっていく。仮に、加熱側と負荷側の受熱面積を増やしても、最終的には加熱側と負荷側の温度が一致する点で熱交換がされなくなり、結果的に効率が悪い状態となる。
【００３９】
以上の事から、図６（ａ）のような構造の熱交換器を使用する事で、熱交換器をコンパクトに設計する事ができ、循環回路に複数の熱交換器を並列に接続する本システムと組み合わせる事により、更なるコンパクト軽量設計が可能となる。
【００４０】
（実施の形態７）
図７は、本発明の実施の形態７における貯湯式給湯器を示すものである。実施の形態１と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。
【００４１】
加熱手段に、電気式のヒーター１７を用いており、貯湯槽１の上部に設置されている。沸き上げる時は、給湯循環ポンプ３を回転させ、ヒーター１７を通電させる。そうする事によって、貯湯槽１下部の水が除々に高温の湯に沸き上げられて、貯湯槽１の上部に蓄積されていく（水は温度が高いほど密度が小になる性質のため）。その他の構成は、実施例１と同じため説明は省略する。
【００４２】
以上の事で、排ガスの発生しないクリーンで、軽量、コンパクトで安価な温水暖房、風呂追い焚き機能を有した貯湯式給湯器を提供することができる。
【００４３】
（実施例８）
図８は、本発明の実施の形態８における貯湯式給湯器を示すものである。実施の形態１と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。
【００４４】
加熱手段に、外熱源から熱を汲み上げて給湯水を加熱するＣＯ2を冷媒としたヒートポンプ回路２３を用いており、２４が圧縮機、１９が給湯熱交換器、２０が減圧弁、２１が大気側熱交換器、２２がファンである。沸きあげる時は、給湯回路４の給湯循環ポンプ３を回転させ、給湯熱交換器１９で熱交換された約８０〜９０℃のお湯が貯湯槽１の上部に戻される。一方で、冷媒を循環させるヒートポンプ回路２３では、大気側熱交換器で集めた熱を圧縮機２４、給湯熱交換器１９、減圧弁２０、という経路で冷媒を循環させる事によって、給湯熱交換器に熱を供給する。
【００４５】
以上の事で、エネルギー消費が少なくかつ排気ガスの発生しないクリーンで軽量、コンパクトで安価な温水暖房、風呂追い焚き機能を有した貯湯式給湯器を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明にかかる貯湯式給湯器は、単純な構成で、軽量、コンパクトで安価な温水暖房、風呂追いだき機能を有した貯湯式給湯器を提供することができるので、ガス、石油、電気のあらゆる熱源での利用に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１における貯湯式給湯器の構成図
【図２】本発明の実施の形態２における貯湯式給湯器の構成図
【図３】本発明の実施の形態３における貯湯式給湯器の構成図
【図４】本発明の実施の形態４における貯湯式給湯器の構成図
【図５】本発明の実施の形態５における貯湯式給湯器の構成図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態６における熱交換器の対向流構成を説明する図（ｂ）同熱交換器の同方向流の構成を説明する図
【図７】本発明の実施の形態７における貯湯式給湯器の構成図
【図８】本発明の実施の形態８における貯湯式給湯器の構成図
【図９】従来の貯湯式給湯器の構成図
【符号の説明】
【００４８】
１  貯湯槽
２  加熱手段
５  循環回路
６  循環ポンプ
７  暖房熱交換器
８  風呂熱交換器
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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