(57)【要約】【課題】膨張水の熱損失を低減できる貯湯式給湯機を提供する。【解決手段】ヒートポンプユニット１で水を加熱し貯湯タンク３に貯湯する貯湯運転モードと、貯湯タンク３の湯と水とを混合して所定温度の湯を生成する混合弁５と、貯湯タンク３の上部から高温の湯又は空気を出す高温配管４、混合弁５の高温・低温入口部５ａ、５ｂ、開閉弁６を順次連通して構成される高温排出経路７と、貯湯タンク３の下部から低温の水を取り出す低温配管８からなる低温排出経路９と、高温排出経路７と低温排出経路９の合流部１０に連通するように設けられた膨張水排出管１１と圧力逃がし弁１２と、開閉弁６に並列接続した逆止弁１３とを備え、貯湯運転モード時に、開閉弁６を開する時間を設けた貯湯式給湯機。【選択図】図１
2012026693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段により貯湯タンク内の水を加熱して前記貯湯タンク内に貯湯する貯湯運転モードを有し、前記貯湯タンクの湯と水とを混合して所定温度の湯を生成する混合弁と、前記貯湯タンクの上部から高温の湯または空気を取り出す高温配管、前記混合弁の高温入口部、前記混合弁の低温入口部、開閉手段を順次連通して構成される高温排出経路と、前記貯湯タンクの下部から低温の水を取り出す低温配管からなる低温排出経路と、前記高温排出経路と前記低温排出経路との合流部に連通するように設けられた膨張水排出管と圧力逃がし弁と、前記開閉手段に対して並列接続した逆流防止手段とを備え、前記貯湯運転中に、前記開閉手段が所定時間開くことを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項２】
高温排出経路と低温排出経路との合流部を、貯湯タンクの最上部よりも上方に配置したことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。
【請求項３】
加熱手段をヒートポンプユニットとすることを特徴とする請求項１または２に記載の貯湯式給湯機。
【請求項４】
ヒートポンプユニットの冷媒に二酸化炭素を使用することを特徴とする請求項３に記載の貯湯式給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯式給湯機に関するもので、特に、貯湯式給湯機における膨張水処理構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気温水器などの貯湯式給湯機の例として図３に示すようなものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、上記特許文献１に記載された従来の貯湯式給湯機の構成図である。図３において、従来の貯湯式給湯機は、加熱手段１０７で水を加熱して温水にする過程において、熱膨張のために水の体積が増大する（以下、もとの水の体積より増えた分の水を膨張水と称する）。
【０００４】
上記従来の貯湯式給湯機は、貯湯タンク１０１の上部に接続され、貯湯タンク１０１内の圧力が予め定められた値以上になると弁が開放される圧力逃がし弁１０５を備え、この圧力逃がし弁１０５によって、貯湯タンク１０１内上部の湯を膨張水として貯湯タンク１０１の外部に排出するようになっており、貯湯タンク１０１の破損を防止している。
【０００５】
また、液体（水）に対する気体（空気）の溶解度は、高温になるほど小さくなるため、貯湯タンク１０１内の水を高温の湯に加熱した場合、水中に溶けきれなくなった空気（以下、この空気をタンク内空気と称する）が、貯湯タンク１０１内の上部に溜まる。タンク内空気が多量に滞留すると、湯を使用する際に、湯とタンク内空気とが混合して排出されるため、蛇口（図示せず）から湯が飛散してユーザーの不快感を招くことがあるが、タンク内空気は、膨張水と一緒に圧力逃がし弁１０５から排出されるので、この問題も解消できる。
【０００６】
また、従来の貯湯式給湯機の他の例として、図４に示すようなものがある（例えば、特許文献２参照）。図２は、前記特許文献２に記載された従来の貯湯式給湯機の構成図である。
【０００７】
図４に示すように、従来の貯湯式給湯機は、貯湯タンク２０１の上部に設けた空気溜め部２０２、第１逆止弁２０７、第２逆止弁２０８、熱交換部２０３、ポンプ２０４を備えたバイパス路２０５と、バイパス路２０５の途中に配置した圧力逃がし弁２０６とを備え、この圧力逃がし弁２０６により、貯湯タンク２０１の上部、および下部から圧力逃がし弁２０６を介して膨張水を排出する経路を備えている。
【０００８】
これにより、膨張水を、バイパス路２０５、圧力逃がし弁２０６を介して低温の水として貯湯タンク２０１の外部に排出することで熱損失の低減を図ると共に、タンク内空気を空気溜め部２０２、圧力逃がし弁２０６を介して貯湯タンク２０１の外部に排出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２９１７７９６号公報
【特許文献２】特許第４２７４２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたような従来の貯湯式給湯機の構成では、膨張水を貯湯タンク１０１の外部へ排出すると、わざわざ加熱した湯を捨てることになり無駄であるという課題があった。
【００１１】
例えば、貯湯タンク１０１の容量が４６０Ｌであって、５℃の水を９０℃まで加熱する場合、水の熱膨張率変化から単純計算すると４６０Ｌの水は約４７８Ｌの湯となり、約９０℃、約１８Ｌの湯が利用されずに圧力逃がし弁１０５から貯湯タンク１０１の外部に排出される。
【００１２】
また、上記特許文献２に記載されたような従来の貯湯式給湯機では、膨張水を貯湯タンク２０１の底部から低温の水として排出するため熱損失を低減できるが、配管経路が複雑な上に、第１逆止弁２０７または第２逆止弁２０８が弁漏もれを起こした場合には、膨張水が高温の湯として排出されるため熱損失低減効果が無くなるだけでなく、バイパス路２０５を介した自然対流により貯湯タンク２０１の湯と水が混合して水の温度が上昇し、ヒートポンプユニット（図示していない）で貯湯タンク２０１内の水を沸き上げる際の運転効率が低下するという課題があった。
【００１３】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高温の膨張水が貯湯タンク外に排出されることを防止して、熱損失が少ない高効率で信頼性の高い貯湯式給湯機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記従来の課題を解決するために、本発明の貯湯式給湯機は、加熱手段により貯湯タンク内の水を加熱して前記貯湯タンク内に貯湯する貯湯運転モードを有し、前記貯湯タンクの湯と水とを混合して所定温度の湯を生成する混合弁と、前記貯湯タンクの上部から高温の湯または空気を取り出す高温配管、前記混合弁の高温入口部、前記混合弁の低温入口部、開閉手段を順次連通して構成される高温排出経路と、前記貯湯タンクの下部から低温の水を取り出す低温配管からなる低温排出経路と、前記高温排出経路と前記低温排出経路との合流部に連通するように設けられた膨張水排出管と圧力逃がし弁と、前記開閉手段に対して並列接続した逆流防止手段とを備え、前記貯湯運転中に、前記開閉手段が所定時間開くことを特徴とするもので、前記貯湯運転モードにおいて前記開閉手段が閉の場合は前記貯湯タンク内で発生する膨張水を低温の水として前記貯湯タンクの外部に排出すると共に、前記開閉手段が開の場合にはタンク内空気を貯湯タンクの外部に排出することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、貯湯タンク内で発生する膨張水を低温の水として貯湯タンクの外部に排出するために熱損失が低減でき、エネルギー効率の高い貯湯式給湯機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の構成図
【図２】同貯湯式給湯機の開閉弁の制御フローチャート
【図３】従来の貯湯式給湯機の構成図
【図４】従来の他の貯湯式給湯機の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
第１の発明は、加熱手段により貯湯タンク内の水を加熱して前記貯湯タンク内に貯湯する貯湯運転モードを有し、前記貯湯タンクの湯と水とを混合して所定温度の湯を生成する
混合弁と、前記貯湯タンクの上部から高温の湯または空気を取り出す高温配管、前記混合弁の高温入口部、前記混合弁の低温入口部、開閉手段を順次連通して構成される高温排出経路と、前記貯湯タンクの下部から低温の水を取り出す低温配管からなる低温排出経路と、前記高温排出経路と前記低温排出経路との合流部に連通するように設けられた膨張水排出管と圧力逃がし弁と、前記開閉手段に対して並列接続した逆流防止手段とを備え、前記貯湯運転中に、前記開閉手段が所定時間開くことを特徴とする貯湯式給湯機で、前記貯湯運転モードにおいて前記開閉手段が閉の場合は前記貯湯タンク内で発生する膨張水を低温の水として前記貯湯タンクの外部に排出すると共に、前記開閉手段が開の場合にはタンク内空気を貯湯タンクの外部に排出することができる。
【００１８】
第２の発明は、特に、第１の発明の高温排出経路と低温排出経路との合流部を、貯湯タンクの最上部よりも上方に配置したもので、タンク内空気を確実に貯湯タンクの外部に排出することができる。
【００１９】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の加熱手段をヒートポンプユニットとするもので、高効率な沸き上げ運転が可能となり、更にエネルギー効率が向上する。
【００２０】
第４の発明は、特に、第３の発明のヒートポンプユニットの冷媒に二酸化炭素を使用するもので、比較的安価でかつ安定した二酸化炭素を冷媒に使用することで製品コストを抑えると共に信頼性を向上させることができる。また、二酸化炭素は、オゾン破壊係数がゼロであり、地球温暖化係数も代替冷媒ＨＦＣ−４０７Ｃの約１７００分の１と非常に小さいため、地球環境に優しい製品を提供できる。
【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、この実施の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機の構成図、図２は、同貯湯式給湯機の開閉弁の制御フローチャートである。
【００２３】
図１において、本実施の形態における貯湯式給湯機は、加熱手段としてヒートポンプユニット１を使用しており、そのヒートポンプユニット１の冷媒回路内には、二酸化炭素が封入されている。
【００２４】
貯湯運転モード時には、貯湯タンク３の底部の水が沸き上げポンプ１７によりヒートポンプユニット１に搬送され、冷媒（二酸化炭素）と熱交換して高温の湯に加熱された後に、沸き上げ三方弁１８を経由して貯湯タンク３の上部に戻されることで貯湯タンク３内に湯が蓄えられる。
【００２５】
本実施の形態における貯湯式給湯機は、貯湯タンク３の上部から高温の湯または空気を取り出す高温配管４、混合弁５の高温入口部５ａ、混合弁５の低温入口部５ｂ、開閉手段としての開閉弁６を順次連通して構成される高温排出経路７と、貯湯タンク３の下部から低温の水を取り出す低温配管８からなる低温排出経路９と、高温排出経路７と低温排出経路９との合流部１０に連通するように設けられた膨張水排出管１１と圧力逃がし弁１２と、開閉弁６に対して並列接続した逆流防止手段としての逆止弁１３とを備えている。２は、貯湯タンク３を収納する貯湯タンクユニットで、１５は、貯湯タンク３に給水する給水配管１４の途中に設けられた減圧弁である。
【００２６】
何らかの原因で、貯湯タンク３内の圧力が貯湯タンク３外の圧力よりも低くなった場合、すなわち貯湯タンク３内が負圧になった場合、貯湯タンク３の外部から、圧力逃がし弁
１２、逆止弁１３、混合弁５、高温配管４を介して速やかに空気を貯湯タンク３内部に導入することができ、貯湯タンク３の負圧破壊を防止することができ、信頼性の向上を図ることができる。
【００２７】
混合弁５は、高温入口部５ａから流入する高温の湯と低温入口部５ｂから流入する低温の水とを混合することで所定温度の湯を生成して、混合出口部５ｃから給湯配管１６を介して蛇口やシャワーまたは浴槽などの給湯端末（図示していない）から給湯を行う。
【００２８】
高温排出経路７の下流側端末と低温排出経路９の下流側端末との合流部１０には、膨張水排出管１１が連通されており、膨張水排出管１１の途中には、圧力逃がし弁１２が設けられており、貯湯タンク３内の圧力が所定圧力（例えば、３２０ｋＰａ）以上になった場合に、高温排出経路７または低温排出経路９、膨張水排出管１１を介して膨張水またはタンク内空気が貯湯タンク３の外部に排出される。
【００２９】
なお、本実施の形態では、低温排出経路９の一部は、貯湯タンク３に給水を行う給水配管１４の一部と共有する構成とすることで配管構成の簡素化による低コスト化を図っているが、給水配管１４とは別に低温排出経路９専用の配管構成としても良い。
【００３０】
以上のように構成された本実施の形態における貯湯式給湯機の動作、作用を、図２のフローチャートを用いて説明する。
【００３１】
ヒートポンプユニット１が沸き上げ運転を開始して貯湯運転モードとなった場合、Ｓｔｅｐ１からＳｔｅｐ２に移行して開閉弁６を開くと共にＳｔｅｐ３では開閉弁６を開いている時間の計測を開始する。貯湯タンク３内の水が加熱されるために体積が膨張しようとするが、貯湯タンク３自身の容積はほとんど変化しないため、貯湯タンク３内の圧力が上昇する。沸き上げ運転継続と共に貯湯タンク３内の圧力は上昇し続けるが、圧力が圧力逃がし弁１２の設定圧力（例えば、３２０ｋＰａ）以上になると、貯湯タンク３の上部に溜まったタンク内空気と若干量の湯とが高温排出経路７、圧力逃がし弁１２、膨張水排出管１１を介して膨張水として貯湯タンク３の外部に排出される。
【００３２】
また、合流部１０を、貯湯タンク３の最上部よりも上方に配置すれば、タンク内空気を確実に貯湯タンク３の外部に排出することができる。
【００３３】
Ｓｔｅｐ４において開閉弁６を開いている時間が所定時間を経過すると、Ｓｔｅｐ５に移行して開閉弁６を閉じる。開閉弁６を閉じた以降も沸き上げ運転を継続すると、膨張水は、貯湯タンク３の底部から低温排出経路９、圧力逃がし弁１２、膨張水排出管１１を介して低温の水として貯湯タンク３の外部に排出される。この時、膨張水が高温の湯として排出されることがないため熱損失低減が図れて運転効率が向上するのである。
【００３４】
開閉弁６を閉じたまま貯湯運転モードを継続すると、タンク内空気が貯湯タンク３の上部に溜まり始めるため、開閉弁６を閉じている時間が所定時間を経過した場合にＳｔｅｐ７、Ｓｔｅｐ１を経由して、Ｓｔｅｐ２で再び開閉弁６を開いてタンク内空気を排出するという動作を繰り返すのである。
【００３５】
尚、開閉弁６を開いている時間、開閉弁６を閉じている時間の設定は、沸き上げ温度や給水温度に応じて変化させてもよい。例えば、水に対する空気の溶解度の特性より、給水温度が低く沸き上げ温度が高い場合にタンク内空気の発生量が増大する傾向があるため、沸き上げ温度が高い場合に、開閉弁６を開く時間を長く設定すればタンク内空気を確実に排出することが可能となる。
【００３６】
なお、上記実施の形態では、加熱源にヒートポンプユニット１を用いて説明したが、燃焼機や電気ヒータを加熱源としても、同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明にかかる貯湯式給湯機は、膨張水を貯湯タンクの底部から水として排出することにより熱損失を低減して省エネを図ることができるものであり、膨張水の発生を伴う機器全般に適用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１  ヒートポンプユニット（加熱手段）
２  貯湯タンクユニット
３  貯湯タンク
４  高温配管
５  混合弁
５ａ  高温入口部
５ｂ  低温入口部
５ｃ  混合出口部
６  開閉弁（開閉手段）
７  高温排出経路
８  低温配管
９  低温排出経路
１０  合流部
１１  膨張水排出管
１２  圧力逃がし弁
１３  逆止弁（逆流防止手段）
１４  給水配管
１５  減圧弁
１６  給湯配管
１７  沸き上げポンプ
１８  沸き上げ三方弁
【図２】
2012026693.tif 000003
【図３】
2012026693.tif 000004
【図４】
2012026693.tif 000005
【図１】
2012026693.tif 000006