(57)【要約】【課題】  限られた設置スペースにも貯湯タンクを設置可能とすべく開放式貯湯タンクを採用しつつも、一般給湯並びに浴槽への給湯を効率よく行える貯湯式給湯装置を提供する。【解決手段】  加熱した高温水を貯水することにより蓄熱する貯湯タンク２を備えた貯湯式給湯装置において、貯湯タンク２は内部空間が大気に開放された開放式タンクであり、貯湯タンク２内の湯水を浴槽Ｂに供給する浴槽給湯配管１３と、貯湯タンク２から取り出した高温水と上水道１０などから供給される低温水との間で熱交換させる熱交換器１４と、該熱交換器１４により低温水が加熱されてなる温水を供給する一般給湯配管１５とを備えた構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱した高温水を貯水することにより蓄熱する貯湯タンクを備えた貯湯式給湯装置において、前記貯湯タンクは内部空間が大気に開放された開放式タンクであり、貯湯タンク内の湯水を浴槽に供給する浴槽給湯配管と、貯湯タンクから取り出した高温水と上水道などの給水手段から供給される低温水との間で熱交換させる熱交換器と、該熱交換器により低温水が加熱されてなる温水を供給する一般給湯配管とを備えていることを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
請求項１に記載の貯湯式給湯装置において、貯湯タンクに上部から給水される低温水と貯湯された温水との混合を阻止する仕切りが貯湯タンク内に設けられ、該仕切りによって仕切られた２つの貯水空間は貯湯タンクの底部において連通しており、浴槽給湯配管には、貯湯タンク内から取り出された低温水と高温水とを混合して所定温度の温水を作り出す混合部が設けられていることを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の貯湯式給湯装置において、貯湯タンク内の高温水と浴槽内の湯水との間で熱交換することにより浴槽内の湯水の加熱を行う熱交換器を備えることを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項４】
請求項１，２又は３に記載の貯湯式給湯装置において、貯湯タンク内の高温水を負荷端末に供給可能であることを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置において、浴槽給湯配管には浴槽に湯張りを行うためにポンプが設けられ、該ポンプが前記貯湯タンクよりも下側に配置されていることを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項６】
請求項５に記載の貯湯式給湯装置において、前記ポンプが、浴槽内湯水の循環用としても兼用されていることを特徴とする貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ給湯システムなどに利用可能な貯湯式給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光熱費の安価な夜間にＣＯ2冷媒等によりヒートポンプを駆動することにより貯湯タンク内に温水を貯水し、これを一般給湯や風呂給湯などに利用するヒートポンプ給湯システムが広く知られている。一般的には、貯湯タンクは耐圧構造を有する円筒形の構造であるが、円筒形構造のために設置スペースに大きな制約が生じ、狭小地等において場合によっては設定できないという問題がある。また、浴槽への給湯に関しては、風呂湯水と上水とが混水しないように縁切り弁等の機構部品を備える必要があり、構成が複雑になるという問題がある。
【０００３】
一方、貯湯タンクとして、貯湯タンクに直接的に水道圧が作用しない開放式タンクを用いる技術が、例えば特許文献１若しくは２に開示されている。このような開放式タンクを利用すれば、設置場所に応じた自由な形状にタンクを構成することができるが、この場合は上水としては使用できないため、一般給湯を行う上で使い勝手が悪いという問題を有している。
【特許文献１】特開昭５８−２６９３９号公報
【特許文献２】特許第２９１６６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、限られた設置スペースにも貯湯タンクを設置可能とすべく開放式貯湯タンクを採用しつつも、一般給湯並びに浴槽への給湯を効率よく行える貯湯式給湯装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するために、次の技術的手段を講じた。
【０００６】
即ち、本発明は、加熱した高温水を貯水することにより蓄熱する貯湯タンクを備えた貯湯式給湯装置において、前記貯湯タンクは内部空間が大気に開放された開放式タンクであり、貯湯タンク内の湯水を浴槽に供給する浴槽給湯配管と、貯湯タンクから取り出した高温水と上水道などの給水手段から供給される低温水との間で熱交換させる熱交換器と、該熱交換器により低温水が加熱されてなる温水を供給する一般給湯配管とを備えていることを特徴とするものである（請求項１）。かかる本発明によれば、開放式貯湯タンクを採用したので、タンクの形状や構造の自由度が大きくなり、狭小地にも十分な容量の貯湯タンクを設置可能となる。また、貯湯タンク内の湯水を浴槽給湯配管を介して浴槽に供給することで浴槽湯張り用として有効利用することができ、熱効率の良好な湯張りを行うことができる。さらに、貯湯タンク上部の高温水を用いて給水手段から供給される低温水を加熱することで、一般給湯をも利便性よく行うことができる。また、上水道圧を利用して一般給湯を行う構成を採用することも可能で、減圧弁を介さずに一般給湯を行うことで、簡単な構成でありながら一般給湯の給湯圧を大きくすることもできる。なお、本発明において、貯湯タンクは、水道圧等の大気圧よりも大きな圧力が直接作用しないものであればよく、その貯水空間が直接大気に開放されているものに限定されるものではなく、大気に開放された他の貯水タンクなどに接続することによって間接的に大気に開放されたものであってよい。
【０００７】
上記本発明の貯湯式給湯装置において、貯湯タンクに上部から給水される低温水と貯湯された温水との混合を阻止する仕切りが貯湯タンク内に設けられ、該仕切りによって仕切られた２つの貯水空間は貯湯タンクの底部において連通しており、浴槽給湯配管には、貯湯タンク内から取り出された低温水と高温水とを混合して所定温度の温水を作り出す混合部が設けられているものとすることができる（請求項２）。これによれば、開放式貯湯タンクの頭頂部から低温水を落とし込みにより給水する構成としつつ、かかる低温水の給水空間と、高温水が貯留される貯湯空間とを仕切りによって仕切ることで、上水との混入を防止する所謂縁切り弁を設ける必要がなく、簡単な構成で風呂給湯を行うことができる。また、貯湯空間の上層部から高温水を取り出し可能であるとともに、貯湯空間の下層部若しくは上記した低温水の給水空間から低温水を取り出し可能であるため、これら低温水と高温水とを混合部によって所定温度に混合することによって、設定された希望温度の温水を浴槽に給湯できる。
【０００８】
また、貯湯タンク内の高温水と浴槽内の湯水との間で熱交換することにより浴槽内の湯水の加熱を行う熱交換器を備えることができる（請求項３）。これによれば、貯湯タンクの貯湯空間に貯湯された湯水の上層部の高温水を有効利用して浴槽内の湯水の追い焚きを行うことができる。なお、貯湯タンク内の高温水を貯湯タンクの外部に取り出すとともに浴槽内の湯水を浴槽の外部に取り出して熱交換するように構成してもよく、貯湯タンク内で熱交換するように構成してもよく、貯湯タンク内の高温水を浴槽に送水して浴槽において熱交換するように構成しても良い。
【０００９】
さらに、貯湯タンク内の高温水を負荷端末に供給可能な構成とすることができる（請求項４）。ここで、負荷端末とは、床下暖房や、エアコン、ファンコンベクタなど、熱エネルギーを必要とするあらゆる端末を含む。上記したように貯湯タンクを開放式とした場合は、貯湯タンク内に存在する高温水をそのまま給湯に使用し難い可能性が高いが、熱交換器等を介することなく暖房等の負荷端末に直接的に供給することができる。従って、前記した構成によれば、貯湯空間に貯湯された高温水を暖房等の負荷端末の運転のために有効利用することができる。
【００１０】
また、浴槽給湯配管には浴槽に湯張りを行うためにポンプが設けられ、該ポンプが前記貯湯タンクよりも下側に配置されているものとすることができる（請求項５）。これによれば、必要に応じてポンプに給水を行うことが可能となるため、自吸式ポンプを用いる必要がなく、一層の構造の簡素化を図ることができる。
【００１１】
さらに、前記ポンプが、浴槽内湯水の循環用としても兼用されているものとすることができる（請求項６）。これによれば、一つのポンプで浴槽内の湯水循環と浴槽への給湯とを行わせることができ、一層の構造の簡素化とコスト低減とを図り得る。さらに、浴槽内の湯水循環を開始する際に、循環運転にもかかわらず水量センサーによって循環水量が検出できない場合には、一定時間ふろ電磁弁を開制御することによって貯湯タンクからの湯水をいわゆる呼び水としてポンプに供給するように制御することも可能であり、自吸式ポンプを用いずとも浴槽内湯水循環を開始させることができ、一層の構造の簡素化を図ることができる。
【００１２】
なお、本発明において、貯湯タンク内の湯水を加熱する熱源としてはヒートポンプを用いるのが好ましいが、コ・ジェネレーションシステムやガスバーナー式加熱装置など、どのような熱源を採用することもできる。また、好ましくは貯湯タンクの下層部の低温水を取り出して熱源により加熱してタンクの上層部に戻す加熱循環流路を備えた給湯装置に本発明を実施できるが、このような循環流路を備えずに給水手段から供給される低温水を熱源により加熱してタンクに貯留するように構成された給湯装置であっても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明の第１の実施形態に係る貯湯式ヒートポンプ式給湯装置１の全体模式図を示し、該給湯装置１は、湯水を貯留する貯湯タンク２とヒートポンプユニットなどの熱源３とを備えている。貯湯タンク２と熱源３とは、貯湯タンク２の底部に設けられた低温水取出管４、該取出管４と熱源３とを接続する往き管５並びに熱源３と貯湯タンク２の上部とを接続する戻り管６とによって形成される循環流路によって接続されている。往き管５の中途部には、湯水を循環させる循環ポンプ７が設けられている。
【００１５】
上記貯湯タンク２は、その上部に設けられた通気口８を介して大気に開放され、内部圧力が大気圧となされている。したがって、タンク構造の設計の自由度が大きく、狭小地などにも設置可能な薄型タンクとして構成することもできる。
【００１６】
貯湯タンク２内部の貯水空間は、仕切り板９によって２つに区切られており、その一方は上水道などの給水手段１０からの低温水が給水される小容量の給水空間ａとされ、他方は熱源３によって加熱された高温水が貯留される大容量の貯湯空間ｂとなされている。この仕切り板９により、給水空間ａ内の低温水と貯湯空間ｂ内の高温水とが混合することが防止されるので、大気開放型タンク２に低温水を上方から落とし込む構成としつつ、高温水を効率よく貯留できる。貯湯空間ｂ内の温水は、上層側に至るほど高温となり、下層側に至るほど低温となる。したがって、給水空間ａと貯湯空間ｂとを図に示すようにタンク２の底部において連通させることにより、給水空間ａと貯湯空間ｂとの間の水の流通を許容しつつも、上層側の高温水の温度低下が生じることを防止している。
【００１７】
給水空間ａの上方には、給水手段１０に接続された給水管１１から低温水が流出する低温水供給口１１ａが開口形成されている。タンク２内の水位を一定に維持するため、低温水供給口１１には、ボールタップ１２などによる給水装置が設けられている。
【００１８】
また、本実施形態の給湯装置１は、貯湯タンク２内の湯水を浴槽に供給する浴槽給湯配管１３と、貯湯タンク２から取り出した高温水と給水手段１０から供給される低温水との間で熱交換させる一般給湯用熱交換器１４と、該熱交換器により給水手段１０からの低温水が加熱されてなる温水を供給する一般給湯配管１５と、貯湯タンク２内の高温水と浴槽Ｂ内の湯水との間で熱交換することにより浴槽Ｂ内の湯水の加熱を行う追い焚き用熱交換器１６と、貯湯タンク２と暖房端末１７との間で湯水を循環可能な暖房用循環流路３０とを備えている。なお、図示実施例では一般給湯用熱交換器１４と追い焚き用熱交換器１６とを一体に構成しているが、別体に構成することも可能である。
【００１９】
浴槽給湯配管１３は、貯湯タンク２の貯湯空間ｂの上層部から取り出した高温水と、給水空間ａの下層部から取り出した低温水とを混合して生成される所定温度の湯水を浴槽Ｂに供給するものであって、貯湯空間ｂの上層部に一端開口部を有する高温水取出管１８と、上記低温水取出管４と、浴槽に接続された浴槽湯供給管１９とを、混合弁２０（混合部）によって接続した構成とされている。なお、高温水取出管１８の貯湯タンク２内への開口部は、供給すべき湯温が得られる部位に配置されていれば良く、必要な湯温が得られる場合には貯湯タンク２の上下中間位置や中間よりも下層側に開口させることもできる。
【００２０】
浴槽湯供給管１９の中途部には、浴槽Ｂへ湯水を送ることで湯張りを行うためのポンプ２１が設けられているとともに、該ポンプ２１の下流側には浴槽水位を検知する水位センサ２２が設けられている。また、混合弁２０とポンプ２１との間には電磁開閉弁２３が設けられ、電磁開閉弁２３を閉じることにより貯湯タンク２から浴槽Ｂへの給湯を停止可能となされている。混合弁２０は、各管４，１８，１９の開度をそれぞれ制御可能な電磁制御弁によって構成でき、低温水取出管４の開口量と高温水取出管１８の開口量を調節することによって、設定された温度の湯水を生成可能となされている。ポンプ２１は貯湯タンク２よりも下側に配置されており、貯湯タンク２内の湯水の自重によってポンプ２１に呼び水を提供できるようにしている。なお、浴槽湯供給管１９の中途部に水温センサを設けておくのが好ましい。
【００２１】
一般給湯用熱交換器１４は、貯湯タンク２の貯湯空間ｂの上層部から高温水を取り出して貯湯タンク２の底部に戻す高温水循環流路２４の中途部に設けられるとともに、給水管１１を介して給水手段１０に接続されており、高温水循環流路２４を流れる高温水と給水手段１０から供給される低温水との間接熱交換によって当該低温水を加熱し、加熱後の温水を一般給湯配管１５に供給する。また、一般給湯配管１５と給水管１１とはバイパス管２５によって接続されており、バイパス管２５と一般給湯配管１５との接続部には、熱交換器１４によって加熱されてなる温水と、パイパス管２５を介して給水手段１０から供給される低温水とを混合して所定温度の温水を生成するための混合弁２６が設けられている。高温水循環流路２４の中途部（図示実施例では熱交換器１４の下流側）には、高温水を循環させるためのポンプ２９が設けられている。
【００２２】
一般給湯配管１５は、熱交換器１４によって加熱されてなる温水を、必要に応じて給水手段１０から供給される低温水と混合した上で、飲料用湯その他の用途として室内その他適宜の場所に供給する。
【００２３】
追い焚き用熱交換器１６は、上記高温水循環流路２４と、浴槽Ｂから温水を取り出して浴槽に戻す追い焚き用循環流路２８のそれぞれの中途部に設けられ、これら循環流路２４，２８を流れる貯湯タンク２内の高温水と浴槽内の温水との間で熱交換することにより浴槽水の加熱を行う。図示実施例においては、追い焚き用循環流路２８を構成する熱交換器１６の下流側の管路２８ａを、浴槽湯供給管１９の電磁開閉弁２３とポンプ２１との間に接続することによって、浴槽へ至る管路１９ａ並びにポンプ２１を、浴槽湯供給管１９と追い焚き用循環流路２８とで共用している。
【００２４】
暖房用循環流路３０は、暖房端末１７に接続される流路であり、暖房端末１７と接続した状態において、貯湯タンク２の貯湯空間ｂの上層部から高温水を取り出して暖房端末１７に供給した後、貯湯タンク２の底部に戻すことが可能な流路である。すなわち、本実施形態では、貯湯タンク２内の湯水が熱媒として機能し、貯湯タンク２内の高温水を介して暖房端末１７に熱エネルギーを供給することができる。高温水循環流路３０の中途部には高温水を循環させるためのポンプ３１が設けられている。
【００２５】
図２は本発明の第２実施形態に係る貯湯式ヒートポンプ給湯装置を示し、上記第１実施形態と同様の構成については同符号を付して詳細説明を省略するとともに、異なる構成、作用効果について説明する。
【００２６】
本実施形態においては、貯湯タンク２には仕切り板が設けられておらず、貯湯タンク２とは別体の給水タンク４０が貯湯タンク２よりも上方位置に配設されており、該給水タンク４０から供給される低温水を熱源３によって加熱して貯湯タンク２に貯留するように配管構成されている。また、給水手段１０の給水管１１は給水タンク４０にまで延設され、給水タンク４０の頂部から低温水が流出供給される。給水タンク４０は通気口４１によって大気に開放され、ボールタップ４２などの給水装置によって一定の水位が維持されている。
【００２７】
また、低温水取出管４の中途部に分岐管４ａが設けられ、該分岐管４ａが貯湯タンク２の底部に接続されている。これにより、貯湯タンク２内の貯湯空間が低温水取出管４を介して給水タンク４０の内部空間と接続され、貯湯タンク２内の空間が間接的に大気開放されるようになっている。なお、分岐管４ａの中途部には、貯湯タンク２からの水の流出を阻止する逆止弁を設けても良い。
【００２８】
本実施形態の給湯装置では、貯湯タンク２内の湯水が使用された場合には、分岐管４ａを介して給水タンク４０から低温水を補給することができる。
【００２９】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更可能である。例えば、上記実施形態では、暖房端末１７に貯湯タンク２内の高温水を直接供給する構成であったが、貯湯タンク２から取り出した高温水と暖房端末１７に供給される熱媒とが熱交換可能な熱交換器を設けた構成としてもよい。すなわち、暖房端末１７に供給する熱媒を貯湯タンク２から取り出した高温水により間接加熱可能な構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る貯湯式ヒートポンプ給湯装置の模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る貯湯式ヒートポンプ給湯装置の模式図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    貯湯式給湯装置
２    貯湯タンク
３    ヒートポンプユニット
９    仕切り板
１３    浴槽給湯配管
１４    一般給湯用熱交換器
１５    一般給湯配管
１７    負荷端末
２０    混合弁（混合部）
２１    ポンプ
ａ    給水空間（貯水空間）
ｂ    貯湯空間（貯水空間）
Ｂ    浴槽
【図１】
2007271237.tif 000003
【図２】
2007271237.tif 000004