(57)【要約】【課題】  １つの循環回路で複数の機能を有する構成として、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。【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８など複数の熱交換器を直列に配置する事で、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】
下部から給水し上部から出湯する貯湯槽と、前記貯湯槽の湯水を下部から上部に循環させながら上方より沸き上げる加熱手段と、前記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と、前記循環回路に設けられた循環ポンプと、前記循環回路に複数の熱交換器を直列に配置し、貯湯槽内の高温水を利用して複数の負荷回路に熱量を供給するようにした貯湯式給湯器。
【請求項２】
循環回路に配置する複数の熱交換器は、用途に応じて高い湯温を必要とする負荷回路に対応した熱交換器から順に上流側より配置した請求項１記載の貯湯式給湯器。
【請求項３】
下部から給水し上部から出湯する貯湯槽と、前記貯湯槽の湯水を下部から上部に循環させながら上方より沸き上げる加熱手段と、前記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と、前記循環回路に設けられた循環ポンプと、前記循環回路に暖房熱交換器と風呂熱交換器を直列に配置した貯湯式給湯器。
【請求項４】
循環回路に配置する熱交換器は、上流側から暖房熱交換器、風呂熱交換器の順で配置した請求項２記載の貯湯式給湯器。
【請求項５】
循環ポンプの出力を熱交換器の負荷あるいは使用している熱交換器の数に応じて可変させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項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、熱交換される各負荷回路の流れの方向がそれぞれの熱交換器内で反対向きになるようにした請求項１〜５のいずれか１項記載の貯湯式給湯器。
【請求項７】
加熱手段として電気式ヒーターを用いた請求項1〜６のいずれか１項記載の貯湯式給湯器。
【請求項８】
加熱手段としてヒートポンプサイクルを用いた請求項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、深夜電力や時間帯別料金制度に基づいて供給される電力を用いて所定量の湯を沸き上げ、その貯湯水を用いて給湯、温水暖房、風呂追い焚きなど複数の機能を実現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、風呂追い焚きなど複数の機能を有した貯湯式給湯器は、暖房熱交換器、風呂熱交換器など複数の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あった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６に従来の温水暖房、風呂追いだき機能を有した貯湯式給湯器の構成例を示す。図によると、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。
【０００４】
温水暖房機能は、循環回路Ａ５ａに設けられた循環ポンプＡ６ａで貯湯槽１上部の約８０〜９０℃のお湯を暖房熱交換器に供給し、そこで熱が交換される。同時に、暖房回路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℃の温水を床暖房１１ｂには約６０℃の温水を供給する。暖房回路１０に流れる温水に交換される熱量は、循環回路Ａ５ａを流れる流量と温水の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、受熱面積が多いほど多くの熱が交換される。
【０００５】
一方、風呂追いだき機能は、循環回路Ｂ５ｂに設けられた循環ポンプＢ６ｂ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、風呂追いだき回路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。風呂追いだき回路１３に流れる温水に交換される熱量も暖房回路１０と同じで、循環回路Ｂ５ｂを流れる流量と温水の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、受熱面積が多いほど多くの熱が交換される。
【０００６】
暖房回路１０、風呂回路１３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、一般的には暖房回路１０は、５〜１５ｋｗ、風呂回路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】
【０００７】
しかしながら、同じ温水を熱源としているにも拘らず暖房回路、風呂追い焚き回路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であり、軽量でコンパクト、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。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、１つの循環回路に複数の熱交換器を用途に応じて最適に配置し、温水暖房、風呂追い焚きなど複数の機能を有する構成として、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】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明の貯湯式給湯器は、下部から給水し上部から出湯する貯湯槽と、前記貯湯槽の湯水を下部から上部に循環させながら上方より沸き上げる加熱手段と、前記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と、前記循環回路に設けられた循環ポンプと、前記循環回路に複数の熱交換器を直列に配置し、貯湯槽内の高温水を利用して複数の負荷回路に熱量を供給するようにしたものである。
【００１０】
これによって、1つの循環回路に複数の熱交換器を配置するだけで、温水暖房や風呂追い焚きなど複数の機能を貯湯槽の高温水を用いて単独あるいは同時に行うことができ、構成の簡素化が図れると共に、軽量、コンパクトで安価な複合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】
【００１１】
本発明の貯湯式給湯器は、1つの循環回路に複数の熱交換器を配置するという簡単な構成で、温水暖房や風呂追い焚きなど複数の機能を貯湯槽の高温水を用いて単独あるいは同時に行うことができ、軽量、コンパクトで安価な複合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】
【００１２】
第１の発明は、下部から給水し上部から出湯する貯湯槽と、前記貯湯槽の湯水を下部から上部に循環させながら上方より沸き上げる加熱手段と、前記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と、前記循環回路に設けられた循環ポンプと、前記循環回路に複数の熱交換器を直列に配置し、貯湯槽内の高温水を利用して複数の負荷回路に熱量を供給するようにしたことを特徴とするもので、１つの循環回路に複数の熱交換器を配置するという簡単な構成で、温水暖房や風呂追い焚きなど複数の機能を貯湯槽の高温水を用いて単独あるいは同時に行うことができる。
【００１３】
第２の発明は、循環回路に配置する複数の熱交換器を用途に応じて高い湯温を必要とする負荷回路に対応した熱交換器から順に上流側より配置したことを特徴とするもので、高温水が必要な負荷から順に配置することで効率的な熱交換が可能となり、貯湯槽の保有熱量を有効に利用することができるとともに、軽量、コンパクトで安価な複合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３の発明は、下部から給水し上部から出湯する貯湯槽と、前記貯湯槽の湯水を下部から上部に循環させながら上方より沸き上げる加熱手段と、前記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と、前記循環回路に設けられた循環ポンプと、前記循環回路に暖房熱交換器と風呂熱交換器を直列に配置したことを特徴とするものであり、循環回路に配置する熱交換器として暖房熱交換器と風呂熱交換器の組み合わせに限定することで、用途に応じた最適な熱交換の形態を確保することができ、貯湯槽の保有熱量をより効果的に利用できると共に、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。
【００１５】
第４の発明は、循環回路に配置する熱交換器を上流側から暖房熱交換器、風呂熱交換器の順で配置したことを特徴とするもので、第３の発明の構成をさらに限定したもので、上流の高温側から暖房熱交換器、風呂熱交換器の順に配置することで、用途に応じた最適な熱交換の形態を確保することができ、貯湯槽の保有熱量をより効果的に利用できると共に、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。
【００１６】
第５の発明は、循環ポンプの出力を熱交換器の負荷あるいは使用している熱交換器の数に応じて可変させることを特徴とするもので、循環回路に設けた1つの循環ポンプの出力を負荷の大きさに応じて制御し循環流量を可変することで、複数の負荷回路の使用実態に即した能力制御が可能となり、簡単な構成で、温水暖房や風呂追い焚きなど複数の機能を貯湯槽の高温水を用いて単独あるいは同時に行うことができる。
【００１７】
第６の発明は、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反対向きとなるようにしたことを特徴とするもので、熱交換器内における熱交換効率を高め、かつ均一に熱交換が可能となり、貯湯槽の保有熱量をより効果的に利用できると共に、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。
【００１８】
第７の発明は、加熱手段として電気式ヒーターを用いることを特徴とするもので、構成の簡素化が図れると共に、既存の電気温水器を利用することも可能となる。
【００１９】
第８の発明は、加熱手段としてヒートポンプサイクルを用いることを特徴とするもので、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。
【００２０】
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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
（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の構成図であり、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、以下、相違点を中心に説明する。
【００２２】
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に直列に設けられているのが特徴である。動作としては、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、風呂熱交換器８に熱を供給し、風呂回路１３に対してさらに熱を放出する。
【００２３】
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。
【００２４】
風呂熱交換器８を介して熱を供給された風呂追いだき回路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。
【００２５】
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、下流側に接続されている熱交換器が上流側に接続されている熱交換器の動作の有無によって影響を受けるが、熱交換器の接触面積を温度が低くなった場合を想定して設定する事によって、同時使用による出力低下を防いでいる。
【００２６】
また、循環回路５には、上流側から暖房熱交換器７、風呂熱交換器８の順で接続されている。循環回路５を流れる温水の温度は、上流の暖房熱交換器７で熱交換された場合は、下流の風呂熱交換器８の入口では温水温度は必ず低下する。また、暖房端末には８０℃または６０℃の温水が、風呂追いだきには約５０℃の温水が必要であるがこの様に、上流側に高温を必要とする熱交換器を配置する事で、それぞれの熱交換器の１時側と２次側の温度差が最大出るように配慮し、効率よく熱交換できるようにして、熱交換器をよりコンパクトに設計する事が可能となる。以上の事は、温度差があればあるほど熱が短時間で移動しやすいという性質を利用している。
【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の構成図であり、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し、以下、相違点を中心に説明する。
【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と風呂追いだ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。以上の事で、熱出力が少ない時の循環ポンプ６の消費電力を減らすことが出来るとともに、下流側に接続されている熱交換器が上流側に接続されている熱交換器の運転状況に影響される事無く、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。これは、熱交換器を一次側の入水温度が低くなった場合を想定して設計しなくても良くなったためである。
【００２９】
（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熱交換器の構造図である。熱交換器の加熱側（一次側）は、入口が最も温度が高く、出口が最も温度が低くなる（熱を放出するため）。一方、負荷側（２次側）は、入口が最も温度が低く出口が最も温度が高くなる（熱を吸収するため）。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、熱交換器内の流れが加熱側、負荷側で反対向きになっている方がよい（図３（ａ））。
【００３０】
もし、図３（ｂ）のような構成の場合、入口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地点で熱交換がされなくなり、効率が悪い結果となる。
【００３１】
以上のことから、図３（ａ）の様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ことができ、循環回路に複数の熱交換器を直列に接続する本システムと組み合わせることにより、更なるコンパクト軽量設計が可能となる。
【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の構成図であり、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し、以下、相違点を中心に説明する。
【００３３】
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下部の水が除除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、第１の実施の形態と同じであるため説明は省略する。
【００３４】
以上のことで、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。
【００３５】
（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の構成図であり、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し、以下、相違点を中心に説明する。
【００３６】
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。沸き上げる時は、  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ことによって、給湯熱交換器１９に熱を供給する。
【００３７】
以上のことで、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】
【００３８】
以上のように、本発明の貯湯式給湯器は、１つの循環回路に複数の熱交換器を配置するという簡単な構成で、温水暖房や風呂追い焚きなど複数の機能を貯湯槽の高温水を用いて単独あるいは同時に行うことができ、軽量、コンパクトで安価な複合機能を有した貯湯式給湯器を提供することができるため、例えば温水暖房回路を複数個配置させるなど同一機能を複数構成したものにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施の形態における貯湯式給湯器の構成図
【図２】本発明の第２の実施の形態における貯湯式給湯器の構成図
【図３】本発明の第３の実施の形態における熱交換器の構成図
【図４】本発明の第４の実施の形態における貯湯式給湯器の構成図
【図５】本発明の第５の実施の形態における貯湯式給湯器の構成図
【図６】従来の貯湯式給湯器の構成図
【符号の説明】
【００４０】
１  貯湯槽
２  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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