(57)【要約】【課題】例えば浴槽の残湯のように、所定の用途に利用された温水に残る熱エネルギーを簡単な構造によって水の加熱に利用することのできる給湯装置を提供する。【解決手段】ガスクーラ２２によって加熱される貯湯タンク１０の下部から流出する水に浴槽３０内の残湯の熱エネルギーを回収させるようにしたので、ヒートポンプユニット２０の冷媒回路を流通する冷媒に浴槽３０内の残湯の熱エネルギーを回収させる必要はなく、水流通用の配管のみの簡単な構造によって浴槽３０の残湯の熱エネルギーを水の加熱に利用することが可能となる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を加熱する加熱部と、加熱部において加熱された高温水を貯える貯湯タンクとを備えた給湯装置において、
所定の用途に利用された温水と加熱部において加熱される水とを熱交換することにより、所定の用途に利用された温水に残る熱エネルギーを加熱部において加熱される水に回収させる熱回収手段を備えた
ことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
給湯用の水を貯える貯湯タンクと、水を加熱する加熱部と、貯湯タンク内の下部の水を加熱部に流入させ、加熱部において加熱された水を貯湯タンク内の上部に戻す第１の循環回路と、貯湯タンク内の水と所定の用途に利用される水とを熱交換する熱交換器と、貯湯タンク内の上部の水を熱交換器に流入させ、熱交換器において熱交換した水を貯湯タンク内に戻す第２の循環回路と、所定の用途に利用される水を熱交換器に流通させる第３の循環回路とを備えた給湯装置において、
前記貯湯タンク内の下部の水を、第２の循環回路に流入させて第３の循環回路を流通する所定の用途に利用された水と熱交換器において熱交換させ、所定の用途に利用された水と熱交換した第２の循環回路を流通する水を、第１の循環回路に流入させて加熱部において加熱して貯湯タンク内の上部に戻す熱回収手段を備えた
ことを特徴とする給湯装置。
【請求項３】
前記熱回収手段を、貯湯タンク内の下部を第２の循環回路の熱交換器の流入側に連通させる第１の連通管と、第２の循環回路の熱交換器の流入側の流路を第２の循環回路側または第１の連通管側に切換える第１の流路切替弁と、第２の循環回路の熱交換器の流出側を第１の循環回路の加熱器の流入側に連通させる第２の連通管と、第２の循環回路の熱交換器の流出側の流路を第２の循環回路側または第２の連通管側に切換える第２の流路切替弁と、第１の循環回路に接続された循環ポンプとから構成した
ことを特徴とする請求項２記載の給湯装置。
【請求項４】
前記所定の用途に利用された水として、浴槽に貯められた残湯を用いた
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の給湯装置。
【請求項５】
前記所定の用途に利用された水として、床暖房や空気調和機の暖房運転に利用した温水を用いた
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばヒートポンプサイクルのガスクーラ等の加熱部において加熱された高温水を貯湯タンクに貯える給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の給湯装置としては、水を加熱する加熱部として設けられ、ヒートポンプサイクルが構成される冷媒回路と、加熱部によって加熱された高温水を貯える貯湯タンクとを備え、貯湯タンクに貯えられた高温水を例えば台所の流し台や浴室の浴槽等に供給するようにしたものが知られている。
【０００３】
また、例えば入浴後の浴槽の残湯等、所定の用途に利用された温水の熱エネルギーを、貯湯タンクに貯える水を加熱する熱エネルギーとして回収する方法として、冷媒回路を流通する冷媒と浴槽の残湯とを熱交換可能な熱回収用の熱交換器を設け、熱回収用の熱交換器によって浴槽の残湯の熱エネルギーを冷媒に回収させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１１８２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記給湯装置では、浴槽の残湯の熱エネルギーを回収するために、熱回収用の熱交換器と通常の運転時に大気中の熱エネルギーを冷媒に吸収させる熱交換器がそれぞれ必要となり、冷媒回路の配管も複雑になることから製造コストが高くなるという問題点があった。
【０００５】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、例えば浴槽の残湯等、所定の用途に利用された温水に残る熱エネルギーを簡単な構造によって水の加熱に利用することのできる給湯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前記目的を達成するために、水を加熱する加熱部と、加熱部において加熱された高温水を貯える貯湯タンクとを備えた給湯装置において、所定の用途に利用された温水と加熱部において加熱される水とを熱交換することにより、所定の用途に利用された温水に残る熱エネルギーを加熱部において加熱される水に回収させる熱回収手段を備えている。
【０００７】
これにより、所定の用途に利用された温水に残る熱エネルギーが加熱部において加熱される水に回収されることから、例えばヒートポンプユニットの冷媒回路を流通する冷媒に所定の用途に利用された温水に残る熱エネルギーを回収させる必要はない。
【０００８】
また、本発明は前記目的を達成するために、給湯用の水を貯える貯湯タンクと、水を加熱する加熱部と、貯湯タンク内の下部の水を加熱部に流入させ、加熱部において加熱された水を貯湯タンク内の上部に戻す第１の循環回路と、貯湯タンク内の水と所定の用途に利用される水とを熱交換する熱交換器と、貯湯タンク内の上部の水を熱交換器に流入させ、熱交換器において熱交換した水を貯湯タンク内に戻す第２の循環回路と、所定の用途に利用される水を熱交換器に流通させる第３の循環回路とを備えた給湯装置において、前記貯湯タンク内の下部の水を、第２の循環回路に流入させて第３の循環回路を流通する所定の用途に利用された水と熱交換器において熱交換させ、所定の用途に利用された水と熱交換した第２の循環回路を流通する水を、第１の循環回路に流入させて加熱部において加熱して貯湯タンク内の上部に戻す熱回収手段を備えている。
【０００９】
これにより、浴槽の残湯の熱エネルギーが熱交換器において貯湯タンクの下部の水によって回収され、浴槽の残湯の熱エネルギーを回収した水が加熱部において加熱されて貯湯タンクの上部に戻されることから、例えばヒートポンプユニットの冷媒回路を流通する冷媒に浴槽の残湯の熱エネルギーを回収させる必要はなく、所定の用途に利用される水を加熱するための熱交換器によって浴槽の残湯の熱エネルギーが回収される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、例えばヒートポンプユニットの冷媒回路を流通する冷媒に所定の用途に利用された温水に残る熱エネルギーを回収させる必要はなく、水流通用の配管のみの簡単な構造によって例えば浴槽の残湯等、所定の用途に利用された温水に残る熱エネルギーを貯湯タンクに貯えられる水の加熱に利用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１乃至図４は本発明の一実施形態を示すもので、図１は給湯装置の概略構成図、図２は貯湯運転時の冷媒及び水の流路を示す給湯装置の概略構成図、図３は追焚き運転時の水の流路を示す給湯装置の概略構成図、図４は熱回収貯湯運転時の冷媒及び水の流路を示す給湯装置の概略構成図である。
【００１２】
この給湯装置は、給湯用の水を貯えるための貯湯タンク１０と、貯湯タンク１０に貯えられた水を加熱するためのヒートポンプユニット２０とを備え、貯湯タンク１０に貯えられた高温水を、例えば入浴や洗い物等の給湯用の温水として利用する他、浴槽３０に貯められた湯の追焚きや暖房設備の熱源として利用することが可能なものである。
【００１３】
貯湯タンク１０は、ステンレス等の部材からなり、上端及び下端が閉塞された上下方向に延びる円筒状に形成されている。また、貯湯タンク１０は、グラスウールまたは発泡ウレタン等の断熱材によって外部が覆われており、貯湯タンク１０の内部と外部との熱の移動が遮断されるようになっている。
【００１４】
ヒートポンプユニット２０は、電動の圧縮機２１、加熱部としてのガスクーラ２２、膨張弁２３及び蒸発器２４を備え、これらを銅またはステンレス等の冷媒配管によって順次接続することにより冷媒回路が構成されている。また、冷媒回路には、高圧側が超臨界状態となる二酸化炭素が冷媒として充填されている。更に、蒸発器２４には、冷媒と熱交換する空気を流通させるための送風機２４ａが設けられている。
【００１５】
また、貯湯タンク１０には、上水道から貯湯タンク１０に水を供給するための給水配管１１と、給湯用の高温水を浴室や台所などに供給するための給湯配管１２と、貯湯タンク１０の低温水をガスクーラ２２において加熱して貯湯タンク１０に戻すための第１の循環回路１３と、浴槽３０に貯められた温水を貯湯タンク１０の高温水によって追焚きするための第２の循環回路１４が接続されている。
【００１６】
給水配管１１は、貯湯タンク１０の下部に接続されており、減圧弁１１ａによって所定の圧力に減圧された水を貯湯タンク１０内に流入させるようになっている。また、給水配管１１は、貯湯タンク１０以外に給湯配管１２に接続されている。
【００１７】
給湯配管１２は、貯湯タンク１０の上部に接続され、貯湯タンク１０内に流入する給水の圧力によって上部の高温水が給湯配管１２を流通するようになっている。また、給湯配管１２には、第１の混合弁１２ａを介して給水配管１１が接続され、給湯配管１２を流通する高温水と給水配管１１を流通する水を混合することにより得られた所定温度の温水を浴室や台所等に供給するようになっている。
【００１８】
第１の循環配管１３は、貯湯タンク１０の下部、循環ポンプとしての第１の循環ポンプ１３ａ、ガスクーラ２２及び貯湯タンク１０の上部が順次配管によって接続され、第１の循環ポンプ１３ａによって貯湯タンク１０の下部の水がガスクーラ２２を流通して貯湯タンク１０の上部に流入するようになっている。
【００１９】
第２の循環回路１４は、貯湯タンク１０の上部、熱交換器１４ａ、第２の循環ポンプ１４ｂ、逆止弁１４ｃ及び貯湯タンク１０の上下方向略中央部が順次接続され、第２の循環ポンプ１４ｂによって貯湯タンク１０の上部の高温水が熱交換器１４ａを流通して貯湯タンク１０内の上下方向略中央部に流入するようになっている。熱交換器１４ａは、第２の循環回路１４を流通する水と後述する第３の循環回路１５を流通する浴槽３０内の温水とを熱交換するものである。
【００２０】
第３の循環回路１５は、浴槽３０、第３の循環ポンプ１５ａ及び熱交換器１４ａが順次接続され、第３の循環ポンプ１５ａによって浴槽３０の温水が熱交換器１４ａを流通して浴槽３０に流入するようになっている。また、第３の循環回路１５には、浴槽３０に湯を供給するための湯張り配管１６の一端側が第１の三方弁１６ａを介して接続されている。
【００２１】
湯張り配管１６は、一端側が第１の三方弁１６ａを介して第３の循環回路１５に接続され、他端側が第２の混合弁１６ｂを介して給水配管１１及び給湯配管１２に接続されている。即ち、第１の三方弁１６ａによって第３の循環回路１５と湯張り配管１６とを連通すると、給水配管１１の水と給湯配管１２の高温水は、第１の混合弁１６ｂによって混合されて湯張り配管１６及び第３の循環回路１５を流通し、浴槽３０内に供給される。
【００２２】
また、第２の循環回路１４には、一端側が貯湯タンク１０の下部に接続された第１の連通管としての配管１７の他端側が貯湯タンク１０の上部と熱交換器１４ａの流入側との間の流路に第１の流路切替弁としての第２の三方弁１７ａを介して接続されている。即ち、熱交換器１４ａには、貯湯タンク１０の上部の高温水または下部の低温水が第２の三方弁１７ａの切換えによって流入するようになっている。更に、第２の循環回路１４には、一端側が第１の循環回路１３の貯湯タンク１０の下部と第１の循環ポンプ１３ａとの間の流路に第２の流路切替弁としての第３の三方弁１８ａを介して接続された第２の連通管としての配管１８の他端側が熱交換器１４ａの流出側と第２の循環ポンプ１４ｂの吸入側との間の流路に接続されている。即ち、第２の循環回路１４の熱交換器１４ａの流出側の流路は、第３の三方弁１８ａの切換えによって配管１８を介して第１の循環回路１３の第１の循環ポンプ１３ａの吸入側と連通し、第２の循環ポンプ１４ｂを停止して第１の循環ポンプ１３ａを運転すると、第２の循環回路１４の熱交換器１４ａから流出する水は第１の循環ポンプ１３ａに吸引されて第１の循環回路１３に流入する。
【００２３】
以上のように構成された給湯装置において、通常の貯湯運転を行う場合には、第１の循環ポンプ１３ａ及び圧縮機２１を運転する。このとき、第３の三方弁１８ａは、貯湯タンク１０の下部と第１の循環ポンプ１３ａの吸入側を連通する流路に設定する。これにより、図２に示すように、圧縮機２１から吐出された冷媒は、ガスクーラ２２を流通した後に膨張弁２３を介して蒸発器２４に流入し、蒸発器２４から流出した冷媒は、圧縮機２１に吸入される。また、貯湯タンク１０の下部の水は、第１の循環ポンプ１３ａによって第１の循環回路１３を流通し、ガスクーラ２２において熱交換することにより加熱され、貯湯タンク１０の上部に貯えられる。貯湯タンク１０内の高温水が所定量になると、第１の循環ポンプ１４ａ及び圧縮機２１を停止する。
【００２４】
貯湯タンク１０の上部の高温水は、給湯配管１２を流通し、第１の混合弁１２ａによって給水配管１１を流通する水と混合され、浴室のシャワーや台所の水栓から所定温度の温水として供給される。また、貯湯タンク１０の上部の高温水は、第１の三方弁１６ａによって湯張り配管１６と第３の循環回路１５を連通することにより、第２の混合弁１６ｂによって給水配管１１を流通する水と混合され、第３の循環回路１５を介して浴槽３０に所定温度の温水として供給される。貯湯タンク１０の高温水が消費されると、貯湯タンク１０内には、給水配管１１の水が流入するため、貯湯タンク１０内は常に満水状態が保持される。
【００２５】
また、浴槽３０内の温水を加熱する追焚き運転を行う場合には、第２の循環ポンプ１４ｂ及び第３の循環ポンプ１５ａを運転する。このとき、第１の三方弁１６ａは、熱交換器１４ａと浴槽３０を連通する流路に設定する。また、第２の三方弁１７ａは、貯湯タンク１０の上部と熱交換器１４ａの流入側を連通する流路に設定する。更に、第３の三方弁１８ａは、貯湯タンク１０の下部と第１の循環ポンプ１３ａの吸入側を連通する流路に設定する。これにより、図３に示すように、熱交換器１４ａにおいて第２の循環回路１４を流通する高温水と第３の循環回路１５を流通する浴槽３０内の温水とが熱交換し、浴槽３０内の温水が加熱される。第２の循環回路１４を流通する高温水は、熱交換器１４ａにおいて熱交換することにより冷却され、貯湯タンク１０内の上下方向略中央部に戻される。
【００２６】
また、浴槽３０内の残湯の熱エネルギーを回収しながら貯湯タンク１０内に高温水を貯える熱回収貯湯運転を行う場合には、第２の循環ポンプ１４ｂを停止して第１の循環ポンプ１３ａ及び第３の循環ポンプ１５ａを運転する。このとき、第１の三方弁１６ａは、熱交換器１４ａと浴槽３０を連通する流路に設定する。また、第２の三方弁１７ａは、配管１７と熱交換器１４ａの流入側を連通する流路に設定する。更に、第３の三方弁１８ａは、配管１８と第１の循環ポンプ１３ａの吸入側を連通する流路に設定する。これにより、図４に示すように、貯湯タンク１０の下部の水は、第１の循環ポンプ１３ａによって配管１７を流通して熱交換器１４ａに流入し、熱交換器１４ａにおいて第３の循環回路１５を流通する浴槽３０の残湯と熱交換することにより加熱される。浴槽３０の残湯と熱交換して加熱された水は、配管１８を流通してガスクーラ２２において加熱され、貯湯タンク１０の上部に貯えられる。
【００２７】
このように、本実施形態の給湯装置によれば、ガスクーラ２２によって加熱される貯湯タンク１０の下部から流出する水に浴槽３０内の残湯の熱エネルギーを回収させるようにしたので、ヒートポンプユニット２０の冷媒回路を流通する冷媒に浴槽３０内の残湯の熱エネルギーを回収させる必要はなく、水流通用の配管のみの簡単な構造によって浴槽３０の残湯の熱エネルギーを水の加熱に利用することが可能となる。
【００２８】
また、貯湯タンク１０内の下部の水を、第２の循環回路１４に流入させて第３の循環回路を流通する浴槽３０内の残湯と熱交換器１４ａにおいて熱交換させ、浴槽３０内の残湯と熱交換した第２の循環回路１４を流通する水を、第１の循環回路１３に流入させてガスクーラ２２において加熱して貯湯タンク１０内の上部に戻すようにしたので、別途熱回収用の熱交換器を必要とすることなく追焚き用の熱交換器１４ａによって浴槽３０内の残湯の熱エネルギーを回収することができ、部品点数を低減することにより製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００２９】
また、貯湯タンク１０内の下部を第２の循環回路１４の熱交換器１４ａの流入側に流通させる配管１７と、第２の循環回路１４の熱交換器１４ａの流入側の流路を第２の循環回路１４側または配管１７側に切換える第２の三方弁１７ａと、第２の循環回路１４の熱交換器１４ａの流出側を第１の循環回路１３のガスクーラ２２の流入側に連通させる配管１８と、第２の循環回路１４の熱交換器１４ａの流出側の流路を第２の循環回路１４側または配管１８側に切換える第３の三方弁１８ａと、第１の循環ポンプ１３ａとから浴槽３０内の残湯の熱エネルギーを回収するようにしたので、簡単な構成によって残湯の熱エネルギーの回収を行うことができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００３０】
尚、前記実施形態では、ガスクーラ２２によって加熱される貯湯タンク１０の下部から流出する水に浴槽３０の残湯の熱エネルギーを回収させるようにしたものを示したが、例えば、ガスクーラ２２によって加熱される貯湯タンク１０の下部から流出する水に床暖房や空気調和機等の熱源となる温水の熱エネルギーを回収させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態を示す給湯装置の概略構成図
【図２】貯湯運転時の冷媒及び水の流路を示す給湯装置の概略構成図
【図３】追焚き運転時の水の流路を示す給湯装置の概略構成図
【図４】熱回収貯湯運転時の冷媒及び水の流路を示す給湯装置の概略構成図
【符号の説明】
【００３２】
１０…貯湯タンク、１３…第１の循環回路、１４…第２の循環回路、１４ａ…熱交換器、１５…第３の循環回路、１７…配管、１７ａ…第２の三方弁、１８…配管、１８ａ…第３の三方弁、２０…ヒートポンプユニット、２２…ガスクーラ、３０…浴槽。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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