(57)【要約】【課題】外部負荷設備で用いられて温度低下した湯水を加熱する再加熱機能を備え、低コストな構成でシスターンタンクに水を補給することができる貯湯式給湯機を得ること。【解決手段】ヒートポンプユニット１で沸き上げた湯を貯湯タンク２０に貯留し、貯湯タンクから取水されて熱源側循環管路３０を流れる湯と温水床暖房設備１１０から取水されて負荷側循環管路６０を流れる湯水との間で負荷側熱交換器３５により熱交換を行って上記の湯水を再加熱する貯湯式給湯機１００を構成するにあたり、温水床暖房設備用の補給水を貯留するシスターンタンク６５を負荷側循環管路に設けると共に、貯湯タンク内に生じた膨張水を圧力逃し弁５０を介してシスターンタンクに導く排出配管５５を設ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源機で沸き上げた湯を貯留する貯湯タンクと、
該貯湯タンクの上部から湯を取水し、前記取水した湯を前記貯湯タンクの下部に戻す熱源側循環管路と、
湯を用いる外部負荷設備から湯水を取水し、前記取水した湯水を該外部負荷設備に戻す負荷側循環管路と、
前記熱源側循環管路を流れる湯と前記負荷側循環管路を流れる湯水との間で熱交換を行って前記湯水を加温する熱交換器と、
前記負荷側循環管路に接続されて前記外部負荷設備用の補給水を貯留する補水タンクと、
前記貯湯タンクの内圧が所定圧に達したときに開弁して前記貯湯タンクから湯を排出する圧力逃し弁と、
前記圧力逃し弁から排出される湯を前記補水タンクに導く排出配管と、
を備えていることを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項２】
前記補水タンクの貯水量を所定値に規制するオーバーフロー管を更に備えていることを特徴とする請求項１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、他の設備で用いられて温度低下した湯水を加熱することができる貯湯式給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱源機で沸き上げた湯を貯湯タンクに一旦貯留して、該貯湯タンクから給湯管路を介して所望箇所に給湯する貯湯式給湯機では、浴槽や温水暖房設備などの外部負荷設備で用いられて温度低下した湯水を貯湯タンク内の湯を熱源として利用して加熱する再加熱機能を備えたものが開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、貯湯タンクと、貯湯タンク内の湯を熱源として用いる熱交換器と、床暖房パネルなどの暖房負荷で用いられる湯水を熱交換器経由で循環させる管路と、該管路に設けられて暖房負荷用の補給水を貯留する補水タンクと、貯湯タンクに給水する給水管からの枝管に設けられて補水タンクへの給水を制御する補水弁と、補水タンク内の水位を検出する水位検出部とを備えた貯湯式給湯機が記載されている。この貯湯式給湯機では、水位検出部によって補水タンクの水位低下が検出されると補水弁が開にされて、給水管から補水タンクに水が補給される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８５６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された貯湯式給湯機では、補水タンクでの貯水量を所定量に保つために水位検出器や補水弁を専用の部品として設けているので、製造コストが嵩む。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、外部負荷設備で用いられて温度低下した湯水を加熱する再加熱機能を備え、低コストな構成で補水タンクに水を補給することができる貯湯式給湯機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成する本発明の貯湯式給湯機は、熱源機で沸き上げた湯を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクの上部から湯を取水し、取水した湯を貯湯タンクの下部に戻す熱源側循環管路と、湯を用いる外部負荷設備から湯水を取水し、取水した湯水を外部負荷設備に戻す負荷側循環管路と、熱源側循環管路を流れる湯と負荷側循環管路を流れる湯水との間で熱交換を行って湯水を加温する熱交換器と、負荷側循環管路に接続されて外部負荷設備用の補給水を貯留する補水タンクと、貯湯タンクの内圧が所定圧に達したときに開弁して貯湯タンクから湯を排出する圧力逃し弁と、圧力逃し弁から排出される湯を補水タンクに導く排出配管と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、外部負荷設備で用いられて温度低下した湯水を加熱する再加熱機能を備え、低コストな構成で補水タンクに水を補給可能な貯湯式給湯機を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の貯湯式給湯機の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は下記の実施の形態に限定されるものではない。
【００１０】
図１は、本発明の貯湯式給湯機の一例を示す概略図である。同図に示す貯湯式給湯機１００は、ヒートポンプユニット１、沸上循環管路１０、貯湯タンク２０、熱源側循環管路３０、負荷側熱交換器３５、給水管路４０、給湯管路４５、圧力逃し弁５０、排出配管５５、負荷側循環管路６０、補水タンク６５（以下「シスターンタンク６５」と称す）、および制御装置９０を備えている。また、負荷側循環管路６０に接続される外部負荷設備として、温水で暖められた床からの熱伝導と輻射熱とで部屋を暖房する温水床暖房設備１１０が示されている。以下、貯湯式給湯機１００の各構成要素について説明する。
【００１１】
上記のヒートポンプユニット１は、水を湯に沸き上げる熱源機であり、沸上用熱交換器（図示せず）を有し、貯湯タンク２０の下部から沸上循環管路１０に流入した水を沸上用熱交換器により湯に沸き上げる。ヒートポンプユニット１は、例えば二酸化炭素を冷媒として用いて運転される。
【００１２】
沸上循環管路１０は、貯湯タンク２０の下部から水を取水して貯湯タンク２０の上部から該貯湯タンク２０に沸き上げた湯を戻す循環管路であり、往き管１１、戻り管１２を含んでいる。往き管１１は貯湯タンク２０の下部とヒートポンプユニット１内の沸上用熱交換器（図示せず）とを繋ぎ、戻り管１２は沸上用熱交換器と貯湯タンク２０の上部とを繋ぐ。往き管１１には制御装置９０に有線接続または無線接続された沸上用循環ポンプ（図示せず）が設けられており、該沸上用循環ポンプが制御装置９０からの運転指令を受けて運転することで沸上循環管路１０内の水が循環する。
【００１３】
貯湯タンク２０は、給水管路４０から供給される水を貯留すると共にヒートポンプユニット１で沸き上げられた湯を貯留するものであり、常に満水状態に保たれる。貯湯式給湯機１００の運転時には、貯湯タンク２０内に温度成層が形成される。貯湯タンク２０の下部には、往き管１１の一端と、給水管路４０の一端とが接続されている。貯湯タンク２０の上部には、戻り管１２の一端と、後述する熱源側循環管路３０の一端と給湯管路４５の一端とが接続されている。
【００１４】
熱源側循環管路３０は、貯湯タンク２０の上部から湯を取水し、該取水した湯を貯湯タンク２０の下部から貯湯タンク２０に戻す循環管路であり、往き管３１、戻り管３２を含んでいる。往き管３１は貯湯タンク２０の上部と負荷側熱交換器３５とを繋ぎ、戻り管３２は負荷側熱交換器３５と貯湯タンク２０の下部とを繋ぐ。戻り管３２には制御装置９０に有線接続または無線接続された熱源側循環ポンプ３３が設けられている。熱源側循環ポンプ３３が制御装置９０からの運転指令を受けて運転することで熱源側循環管路３０内の湯が循環する。
【００１５】
給水管路４０は市水などの水を貯湯タンク２０に供給する管路であり、水圧を所定値以下にする減圧弁（図示せず）を含んでいる。給水管路４０の一端は水道などの水源（図示せず）に接続され、他端は貯湯タンク２０の下部に接続される。貯湯タンク２０には、減圧弁により所定値以下に減圧された水が流入する。
【００１６】
給湯管路４５は、貯湯タンク２０に貯留された湯を所定の給湯先に供給する管路である。給湯管路４５の一端は貯湯タンク２０の上部に接続され、該給湯管路４５の途中には流量調整弁（図示せず）が設けられている。この流量調整弁は、制御装置９０に有線接続または無線接続されており、給湯運転時に制御装置９０により動作制御されて、給湯管路４５での湯の流量を調整する。
【００１７】
圧力逃し弁５０は、貯湯タンク内２０への湯の貯留に伴って貯湯タンク２０内の湯水の温度が上昇して膨張水が生じ、該膨張水により貯湯タンク２０の内圧が上昇して所定圧に達したときに開弁して、貯湯タンク２０の内圧が予め定められた圧力になるまで後述する排出配管５５での２次側排出配管５５ｂに、貯湯タンク２０内の湯（体積膨張により内圧上昇の原因となった湯（以下「膨張水」と称す））を排出するための弁である。
【００１８】
圧力逃し弁５０の内部には、圧力逃し弁５０の開閉を行う弁体（図示せず）と、弁体を閉弁側に付勢する弾性体（図示せず）と、圧力逃し弁５０の閉弁時に該弾性体の弾性力により弁体が密着する弁座（図示せず）とを含み構成される。貯湯タンク２０の内圧が上記の所定圧に達していない通常時には、圧力逃し弁５０が閉弁し、貯湯タンク２０の内圧が上記の所定圧に達した時には、弁体が膨張水の圧力により弾性体の弾性力に抗して開弁側に押し動かされて弁座から離隔し、圧力逃し弁５０が開弁する。膨張水が２次側排出配管５５ｂに排出されて貯湯タンク２０の内圧が上記の所定圧を下回ると、弁体が弾性体の弾性力で押し戻されて圧力逃し弁５０が閉弁する。
【００１９】
排出配管５５は、貯湯タンク２０内に生じた膨張水を圧力逃し弁５０を介してシスターンタンク６５に導く管路であり、１次側排出配管５５ａ、２次側排出配管５５ｂを含んでいる。１次側排出配管５５ａは、貯湯タンク２０の上部に接続された給湯管路４５から分岐し、該給湯管路４５と圧力逃し弁５０の１次側とを繋ぐ。これにより、貯湯タンク２０と圧力逃し弁５０とは、給湯管路４５および１次側排出配管５５ａを介して連通する。２次側排出配管５５ｂは、圧力逃し弁５０の２次側から排出される膨張水をシスターンタンク６５に導く。
【００２０】
負荷側循環管路６０は、温水床暖房設備１１０から湯水（水または温水）を取水し、該取水した湯水を温水床暖房設備１１０に戻す循環管路であり、往き管６１、戻り管６２、負荷側循環ポンプ６３を含んでいる。往き管６１は温水床暖房設備１１０の下流側（温水床暖房設備１１０から湯水を取水する側）と負荷側熱交換器３５とを繋ぎ、当該往き管６１の途中に、制御装置９０に有線接続または無線接続された負荷側循環ポンプ６３が設けられている。
【００２１】
戻り管６２は、負荷側熱交換器３５と温水床暖房設備１１０の上流側（温水床暖房設備１１０に湯水を戻す側）とを繋ぐ管であり、当該戻り管６２の途中に設けられたシスターンタンク６５により、上流側戻り管６２ａと、下流側戻り管６２ｂとに分けられる。上流側戻り管６２ａは負荷側熱交換器３５とシスターンタンク６５の下部とを繋ぎ、下流側戻り管６２ｂはシスターンタンク６５の下部と温水床暖房設備１１０の上流側とを繋ぐ。シスターンタンク６５内に湯水が貯留された状態下で負荷側循環ポンプ６３が制御装置９０からの運転指令を受けて運転することで、負荷側循環管路６０を湯水が循環する。
【００２２】
シスターンタンク６５は、温水床暖房設備１１０用の補給水を貯留するタンクである。シスターンタンク６５内には２次側排出配管５５ｂの流出端が位置しており、貯湯タンク２０から圧力逃し弁５０を介して排出された膨張水がシスターンタンク６５内に流入する。シスターンタンク６５の上部にはオーバーフロー管６６が接続され、シスターンタンク６５の下部には上流側戻り管６２ａと、下流側戻り管６２ｂとが接続されている。
【００２３】
オーバーフロー管６６は、シスターンタンク６５での貯水量を所定値に規制する管であり、一端がシスターンタンク６５の上部に接続され、他端が排出口（図示せず）に開口している。排出配管５５からシスターンタンク６５に膨張水が過度に供給されたときには、所定値を超えた分の湯水が当該オーバーフロー管６６に流入し、ここから排出口に排出される。
【００２４】
制御装置９０は、制御部９１とリモートコントローラ９２とを有しており、制御部９１は、主制御部９１ａと記憶部（図示せず）とを含んでいる。主制御部９１ａは、記憶部に格納された情報やリモートコントローラ９２から使用者により入力された情報ないし指令に基づいて、ヒートポンプユニット１で水を湯に沸き上げて貯湯タンク２０に貯留する沸上運転、貯湯タンク２０に貯留した湯を給湯管路４５を介して所望箇所に給湯する給湯運転、温水床暖房設備１１０から取水した湯水を負荷側熱交換器３５で加熱して温水床暖房設備１１０に戻す温水暖房運転などを制御する。
【００２５】
リモートコントローラ９２から入力される情報としては、例えば沸上開始時刻、沸上温度、沸上湯量、給湯温度、温水暖房開始時刻、温水暖房終了時刻などが挙げられ、これらの情報は制御部９１の記憶部に格納される。また、リモートコントローラ９２から入力される指令としては、例えば給湯温度変更、沸上運転中止、沸上湯量変更、温水暖房運転開始、温水暖房運転中止などを指示する指令が挙げられる。
【００２６】
貯湯式給湯機１００を構成する上述の貯湯タンク２０、熱源側循環管路３０、圧力逃し弁５０、排出配管５５、シスターンタンク６５、および制御部９１は、ユニットケースＵＣ内に納められている。沸上循環管路１０、給水管路４０、給湯管路４５、負荷側循環管路６０、オーバーフロー管６６の各々は、その一部がユニットケースＵＣの外部まで延在しており、リモートコントローラ９２は、ユニットケースＵＣの外部、例えば家屋の内部に配置される。
【００２７】
上述した構成を有する貯湯式給湯機１００は、制御部９１の制御の下に沸上運転、給湯運転、および温水暖房運転を行う。以下、これら沸上運転、給湯運転、および温水暖房運転の各々について説明する。
【００２８】
沸上運転は、上述した沸上開始時刻になると開始される。沸上運転が開始されると、制御部９１による制御の下にヒートポンプユニット１および沸上用循環ポンプ（図示せず）が起動されて貯湯タンク２０内の水が沸上循環管路１０に流入し、該水がヒートポンプユニット１で所定の沸上温度まで沸き上げられて湯となり、貯湯タンク２０の上部から貯湯タンク２０に戻される。貯湯タンク２０内に所定量の湯が蓄えられると、制御部９１による制御の下にヒートポンプユニット１および沸上用循環ポンプ（図示せず）が停止されて沸上運転が終了する。
【００２９】
給湯運転は、給湯管路４５に接続されている給湯栓（図示せず）が開にされると開始される。このとき、給湯管路４５に設けられている流量調節弁（図示せず）の動作が制御部９１により制御されて、給湯先での給湯流量が調節される。
【００３０】
温水暖房運転は、上述した温水暖房運転開始時刻になったとき、あるいは温水暖房運転開始の指令が使用者によりリモートコントローラ９２から入力されたときに開始され、温水暖房運転終了時刻になったとき、あるいは温水暖房運転中止の指令が使用者によりリモートコントローラ９２から入力されたときに終了する。
【００３１】
温水暖房運転が開始されると、制御部９１による制御の下に熱源側循環ポンプ３３と負荷側循環ポンプ６３とが起動され、貯湯タンク２０内の湯が熱源側循環管路３０を流れる一方で温水床暖房設備１１０中の湯水が負荷側循環管路６０を流れる。そして、熱源側循環管路３０を流れる湯と負荷側循環管路６０を流れる湯水との間で負荷側熱交換器３５により熱交換が行われて、上記の湯水が再加熱される。
【００３２】
結果として、負荷側循環管路６０から温水床暖房設備１１０に湯が流入し、この湯の熱が床に伝導して、床が暖められる。また、暖められた床からの輻射熱により、温水床暖房設備１１０が設置されている部屋が暖められる。温水床暖房設備１１０で熱源として用いられて温度低下した湯は、再び負荷側循環管路６０に流入して負荷側熱交換器３５により再加熱される。なお、負荷側熱交換器３５による上記湯水の加熱温度は、例えば制御部９１が熱源側循環ポンプ３３を制御して熱源側循環管路３０を流れる湯の流量を調整することで、または制御部９１が負荷側循環ポンプ６３を制御して負荷側循環管路６０を流れる湯水の流量を調整することで制御可能である。
【００３３】
上述のようにして沸上運転、給湯運転、および温水暖房運転の各々を行う貯湯式給湯機１００では、沸上げ運転時にシスターンタンク６５への水の補給が自動的に行われる。すなわち、沸上運転に伴って貯湯タンク２０内の湯水の温度が徐々に上昇し、体積膨張を起こして膨張水が生成されて貯湯タンク２０の内圧が上昇し、やがて圧力逃し弁５０が開弁する結果として、矢印Ａで示すように、上記の膨張水が２次側排出配管５５ｂに排出されてシスターンタンク６５に流入する。シスターンタンク６５への水の補給が自動的に行われる。
【００３４】
膨張水は貯湯タンク内に常時生じるというものではなく、湯の沸上げ時にのみ生じるものであるため、シスターンタンク６５への水の補給を制御することにのみ用いられる専用の弁を用いなくても、シスターンタンク６５に水を補給することができる。したがって、貯湯式給湯機１００の構成は低コストの下に作製し易い構成である。
【００３５】
なお、沸上運転時に上述の膨張水がシスターンタンク６５に過度に流入しても、所定容量を超えた分の湯水は矢印Ｂで示すようにオーバーフロー管６６に流入するので、シスターンタンク６５の容積を大きくしなくても膨張水がシスターンタンク６５の周囲に溢れ出てしまうのを容易に防止することができる。この点からも、貯湯式給湯機１００の構成は低コストの下に作製し易いものである。
【００３６】
また、貯湯タンク２０内に生じる膨張水の温度は例えば９０℃程度と比較的高温であるので、温水暖房運転を行っている間や温水暖房運転を行う直前に沸上運転を行うと、比較的高温の膨張水がシスターンタンク６５に供給されて負荷側循環管路６０内の湯水が暖められ、負荷側循環管路６０内の湯水の再加熱に要する熱エネルギー量が低減される。
【００３７】
その結果として、温水暖房運転時に熱源側循環管路３０に流す湯の量を少なくしても、上記湯水を所望温度にまで再加熱し易くなる。貯湯タンクを小型化しても、貯湯タンク２０内の湯が不足して給湯運転や温水暖房運転が行えなくなる湯切れを防止し易くなる。さらには、負荷側循環管路６０内の湯水の凍結を防止するための凍結予防運転を上述の温水暖房運転と同様にして行う場合には、温水暖房運転時におけるのと同様に、熱源側循環管路３０に流す湯の量を少なくすることが可能になる。
【００３８】
以上、本発明の貯湯式給湯機について実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明は上述の形態に限定されるものではない。本発明の貯湯式給湯機は、温水床暖房設備などの外部負荷設備で用いられて温度低下した湯水を貯湯タンク内の湯を熱源として利用して加熱する再加熱機能を備え、上記の湯水が循環する負荷側循環管路に補給水貯留用のシスターンタンクが設けられていると共に、貯湯タンクから圧力逃し弁を介して排出される膨張水を排出配管によりシスターンタンクに導くものであれば基本的によく、その構成は適宜変更可能である。例えば熱源機としてヒータを用いることもでき、この場合には当該ヒータが貯湯タンク内に配置される。
【００３９】
また、貯湯タンクで生じた膨張水を圧力逃し弁に導く１次側排出配管は、給湯管路とは別個の配管とすることもできる。この場合、貯湯タンク内に生じた膨張水が給湯管路に流入して給湯先から流出してしまうのを防止するという観点からは、１次側排出配管と貯湯タンクとの接続位置を給湯管路と貯湯タンクとの接続位置よりも高方にすることが好ましい。シスターンタンクにオーバーフロー管を接続することは必須の要件ではなく、オーバーフロー管は省略することも可能である。オーバーフロー管を省略するときには、シスターンタンクから湯水が溢れたときに当該湯水を受けるドレンパンをシスターンタンクの下方に配置することが好ましい。
【００４０】
負荷側循環管路に接続される外部負荷設備として温水床暖房設備を例に挙げて説明したが、本発明の貯湯式給湯機に接続される外部負荷設備は湯の温度を利用して所望の機能を発現するものであればよく、例えば床暖房以外の暖房設備であってもよいし融雪設備であってもよい。また、負荷側循環管路を流れる湯水中の塵等を除去するために、負荷側循環管路にストレーナなどの汚れ除去装置を設けてもよい。本発明の貯湯式給湯機については、上述した以外にも種々の変形、修飾、組合せ等が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の貯湯式給湯機は、家庭用または業務用の貯湯式給湯機として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の貯湯式給湯機の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  ヒートポンプユニット
１０  沸上循環管路
１１  往き管
１２  戻り管
２０  貯湯タンク
３０  熱源側循環管路
３１  往き管
３２  戻り管
３３  熱源側循環ポンプ
３５  負荷側熱交換器
４０  給水管路
４５  給湯管路
５０  圧力逃し弁
５５  排出配管
５５ａ  １次側排出配管
５５ｂ  ２次側排出配管
６０  負荷側循環管路
６１  往き管
６２  戻り管
６２ａ  上流側戻り管
６２ｂ  下流側戻り管
６３  負荷側循環ポンプ
６５  シスターンタンク
６６  オーバーフロー管
９０  制御装置
９１  制御部
９１ａ  主制御部
９２  リモートコントローラ
１００  貯湯式給湯機
１１０  温水床暖房設備
ＵＣ  ユニットケース
【図１】
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