JP2002098412A - 加熱貯湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タンクと熱交換器との組み合わせによる加熱
貯湯装置を可及的にコンパクト化して省スペース化し、
同時に熱効率を少しでも向上させ、加熱媒体もしくは被
加熱媒体の漏出発生を加熱媒体の被加熱媒体への混入発
生以前のより早い段階で発見し得るようにする。 【解決手段】 入水管６１、出湯管６２が接続されたタ
ンク１ｂに、底壁１４ａに開口する凹状の空所２ｂを形
成し、空所内に熱交換器３１を収容する。熱交換器とし
て、水配管４と冷媒配管５とを上下方向に交互に配置さ
せ、互いに面接触させた状態で螺旋状に巻回させて構成
する。水配管の上流端にタンク底部から水を導入する循
環往き管を、下流端にタンク頂部にお湯を戻す循環戻り
管を接続して水を下から上に流す。冷媒配管の上流端に
冷媒往き管５１を、下流端に冷媒戻り管５２を接続し、
加熱用冷媒を上から下に流す。面接触部分での接触伝熱
により水配管内の水を熱交換加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒等の加熱媒体
により水等の被加熱媒体を熱交換加熱して貯留するため
に用いられる加熱貯湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の加熱貯湯装置とし
て、図１７に示すようなものが知られている。このもの
では、タンク１００にはその底部に水を導入する入水管
６１が接続され、頂部からお湯を導出する出湯管６２が
接続されている。また、上記タンク１００の底部には循
環ポンプ３１０を介装した循環配管３２０の上流端が接
続され、上記タンク１００の頂部にはその循環配管３２
０の下流端が接続されており、この循環配管３２０の途
中には熱交換器３００が介装されている。この熱交換器
３００には例えばヒートポンプ５００等から冷媒が循環
供給され、上記循環ポンプ３１０の作動により循環配管
３２０を通して熱交換器３００に導入されたタンク底部
の水が上記冷媒により熱交換加熱され、加熱されて昇温
したお湯が循環配管３２０の下流端を通してタンク頂部
に戻されるようになっている。このタンク頂部に溜めら
れたお湯が上記出湯管６２を通して台所や洗面所のカラ
ン等に給湯されたり、浴槽に注湯されたりして利用され
るようになっている。そして、このような加熱貯湯装置
は、熱効率を考慮して図１８に示すように上記タンク１
００と熱交換器３００とが共に同じハウジングＨ′内に
収容されて設置されている。以上のような加熱貯湯装置
は例えばコージェネレーション（熱電併給）システム等
において用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
加熱貯湯装置においては、タンク１００と熱交換器３０
０とが個別に構成され上記熱交換器３００がタンク１０
０の側部位置に併設された状態で一つのハウジングＨ′
により内包されているため、無駄な空間をも含んでハウ
ジングＨ′の外形形状がタンク形状に比して極めて大き
いものとなり、コンパクト化の要請に反する結果を招く
ことになる。

【０００４】また、同じハウジングＨ′内に配設されて
はいても、熱交換器３００がタンク１００の側部位置に
個別に併設されているため、それだけ循環配管３２０の
管路長が長くなり、熱交換加熱後のお湯がタンク頂部に
戻されるまでの間の放熱により熱効率の低下をも招くこ
とになる。

【０００５】その上に、熱交換器３００内では冷媒と水
とが１枚の隔壁を隔てた状態で熱交換される構造となっ
ているため、万が一、上記隔壁に孔が明くと熱交換器３
００内で知らぬ間に冷媒が水に混入してしまうことにな
る。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、タンクと熱交
換器との組み合わせによる加熱貯湯装置を可及的にコン
パクト化して省スペース化することにある。併せて、コ
ンパクト化すると同時に熱効率を少しでも向上させ、ま
た、加熱媒体もしくは被加熱媒体の漏出発生をその加熱
媒体の被加熱媒体への混入発生以前のより早い段階で発
見し得るようにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、熱交換器をタンクに内蔵もしくは抱き合
わせ構造にすることにより両者を一体化する、あるい
は、熱交換器自体を省略して加熱媒体によりタンクを直
接的に加熱し得るようにしたものである。

【０００８】具体的には、請求項１に係る発明は、加熱
媒体が流される加熱媒体配管と、被加熱媒体が流される
被加熱媒体配管と、上記加熱媒体配管及び被加熱媒体配
管により加熱媒体及び被加熱媒体がそれぞれ通されて上
記被加熱媒体を熱交換加熱する熱交換器と、この熱交換
器により加熱された被加熱媒体を貯留するタンクとを備
えた加熱貯湯装置を対象として、上記タンクとして外面
の一部に開口するよう仕切られた空所を備えるものと
し、上記熱交換器を上記空所内に内蔵された状態で上記
タンクと一体的に配設したものとするものである。ここ
で、上記「空所」としては、タンクの外壁面を内方側に
凹まして形成した窪み（凹所）、あるいは、タンクの一
側から他側にかけて貫通させて両側に開口させた貫通孔
状の空所のいずれでもよい。また、上記「タンク」は略
円筒状、略角筒状、略多角筒状、略球状あるいはドーナ
ッツ状のいずれの形状でもよい。さらに、「加熱媒体」
としては、例えばヒートポンプにより供給される加熱用
冷媒もしくは他のシステム等から供給される高温水等が
挙げられ、「被加熱媒体」としては例えば水等の加熱媒
体よりも低温の流体が挙げられる。上記のタンク、加熱
媒体、被加熱媒体の各解釈については、以下の請求項
２、請求項６もしくは請求項７の場合もそれぞれ同じで
ある。

【０００９】本請求項１によれば、熱交換器がタンクの
空所内に収容された状態になるため、これらをハウジン
グにより内包するにしてもそのハウジングの必要サイズ
はタンクの外形サイズとほぼ同様ですみ、タンクと熱交
換器との組み合わせからなる加熱貯湯装置全体のサイズ
をタンクと熱交換器とが別々に併設された従来装置の場
合と比べ無駄な空間の存在を省略して大幅にコンパクト
にし得る。加えて、熱交換器に通される被加熱媒体配管
の長さも上記の従来装置の場合よりも短くし得るため、
熱交換加熱された後の放熱がより低減されて熱効率の向
上をも図り得る。

【００１０】請求項２に係る発明は、加熱媒体が流され
る加熱媒体配管と、被加熱媒体が流される被加熱媒体配
管と、上記加熱媒体配管及び被加熱媒体配管により加熱
媒体及び被加熱媒体がそれぞれ通されて上記被加熱媒体
を熱交換加熱する熱交換器と、この熱交換器により加熱
された被加熱媒体を貯留するタンクとを備えた加熱貯湯
装置を対象として、上記熱交換器を、上記タンクの外周
側位置においてそのタンクの外周囲を囲んだ状態で上記
タンクと一体的に配設したものとするものである。ここ
で、上記熱交換器はタンクの上部側範囲、下部側範囲あ
るいは上下方向の略全範囲のいずれかの外周囲を囲むよ
うに配設すればよい。

【００１１】本請求項２によれば、熱交換器がタンクの
外周囲を囲んだ状態で配設されているため、これらをハ
ウジングにより内包するにしてもそのハウジングの必要
サイズはタンクの外周サイズに上記熱交換器の分だけ拡
大したものとほぼ同様ですみ、タンクと熱交換器との組
み合わせ全体の容積を上記の従来装置の場合と比べ大幅
にコンパクトにし得る。

【００１２】以上の請求項１又は請求項２におけるタン
クを略円筒状に形成し、熱交換器を上記タンクの筒軸と
同軸に配設するようにしてもよい（請求項３）。このよ
うにすることにより、タンクと熱交換器との組み合わせ
全体の容積の低減化を効率よく実現し得ることになる。
すなわち、請求項１に適用した場合には、空所は上記筒
軸に沿って延びた図１（ｂ）に示すような凹状空所もし
くは図１（ａ）に示すような貫通孔状空所のものか、あ
るいは、タンクの上下方向中間位置で外周面に開口する
周溝状空所となり、このような空所に対し熱交換器が内
蔵されることになる。また、請求項２に適用した場合に
は、熱交換器は図２（ａ）に示すようにタンクの上下方
向の略全範囲を囲むドーナッツ環状もしくは図２（ｂ）
に示すような上下方向の一側範囲を囲むドーナッツ環状
となる。

【００１３】また、上記の請求項１又は請求項２におけ
るタンクを略円筒状に形成し、熱交換器として、加熱媒
体配管と被加熱媒体配管とを互いに面接触した状態で対
をなしかつその対をなした上記加熱媒体配管及び被加熱
媒体配管を上記タンクの筒軸方向一側から他側に向けて
螺旋状に巻回して構成するようにしてもよい（請求項
４）。このようにした場合には、請求項１又は請求項２
によるコンパクト化に加え、熱交換加熱における熱効率
の大幅向上と、加熱媒体の被加熱媒体への混入防止及び
万一の加熱媒体の漏出発生の場合の早期発見とを可能と
し得ることになる。すなわち、加熱媒体配管と被加熱媒
体配管とが互いに面接触した状態で対をなして螺旋状に
巻回されているため、被加熱媒体配管内の被加熱媒体は
上記面接触部分の両配管壁を介した接触伝熱により上記
巻回された部分の全長にわたり熱交換加熱を受けること
になる。加えて、加熱媒体と被加熱媒体とは上記面接触
部分において加熱媒体配管と被加熱媒体配管との両配管
壁により隔てられているため、たとえ加熱媒体配管のい
ずれの部分に孔明きが生じたとしても加熱媒体が被加熱
媒体に混入することはなく、しかも上記面接触部分以外
の部位に孔明きが生じた場合には加熱媒体が外部に漏出
することになり、その漏出発生を視覚や検知装置等によ
り早期に発見し得ることになる。

【００１４】加えて、上記請求項４における熱交換器に
おいて、螺旋状に巻回された状態の加熱媒体配管及び被
加熱媒体配管の筒軸方向に相隣接する部位を互いに面接
触させるようにしてもよい（請求項５）。このようにす
ることにより、熱交換器での熱交換加熱に対する熱効率
のより一層の向上が図られる。すなわち、この請求項５
の場合にはタンクの筒軸方向に対し交互に相隣接する加
熱媒体配管と被加熱媒体配管との全てが面接触すること
になるため、請求項４における対をなした加熱媒体配管
から被加熱媒体配管への一方向の熱交換加熱に加えて、
巻回状態の加熱媒体配管からこれに筒軸方向両側でそれ
ぞれ面接触する両方の被加熱媒体配管に対し二方向の熱
交換加熱が実現されることになる。

【００１５】なお、請求項４の如き面接触状態を実現す
るには、加熱媒体配管及び被加熱媒体配管の少なくとも
いずれか一方の外周面の一部を他方の外周面の一部と密
に接触し得る湾曲部分もしくは平面部分を形成すればよ
い。また、請求項５の如き面接触状態を実現するには加
熱媒体配管及び被加熱媒体配管の双方の各一部に互いに
他方と密に接触し得る平面部分を形成するようにすれば
よい。

【００１６】請求項６に係る発明は、加熱媒体が流され
る加熱媒体配管と、被加熱媒体を貯留するタンクとを備
え、上記加熱媒体配管をその外周面が上記タンクの外周
面と面接触した状態でそのタンクの外周面に沿って一側
から他側に向けて螺旋状に巻回して配設し、上記タンク
内の被加熱媒体が加熱媒体配管内の加熱媒体により熱交
換加熱されるように構成したものである。

【００１７】本請求項６によれば、従来装置における熱
交換器自体を省略して大幅なコンパクト化が図られる上
に、加熱媒体配管によりタンク内の被加熱媒体を直接的
に熱交換加熱することが可能になり大幅な熱効率の向上
が図られる。すなわち、タンク内の被加熱媒体が加熱媒
体配管内の加熱媒体から面接触部分の配管壁及びタンク
壁を介して接触伝熱を受けることにより直接的に熱交換
加熱されることになる。このため、従来装置ではタンク
と熱交換器とを個別に設置していたところ、その熱交換
器を省略することが可能になる上に、タンクの外周面に
対し面接触状態で巻回されることによりタンクと融合さ
れた加熱媒体配管によってタンク内の被加熱媒体への熱
交換加熱を直接的に行い得る。加えて、加熱媒体の被加
熱媒体への混入防止及び万一の加熱媒体の漏出発生の場
合の早期発見とを可能とし得ることになる。なお、上記
の如く面接触させるには、タンクの外周面に対し加熱媒
体配管の外周面形状に合致する内面形状を有し螺旋状に
延びる凹溝を形成し、この凹溝の内面に上記加熱媒体配
管を密着させて配設させるようにすればよい。

【００１８】請求項７に係る発明は、加熱媒体が流され
る加熱媒体配管と、被加熱媒体を貯留するタンクとを備
え、上記タンクに外面の一部に開口するよう仕切られた
空所を備え、上記加熱媒体配管をその外周面が上記空所
を構成するタンクの内周面と面接触した状態でその内周
面に沿って一側から他側に向けて螺旋状に巻回されて配
設し、上記タンク内の被加熱媒体が加熱媒体配管内の加
熱媒体により熱交換加熱されるように構成したものであ
る。

【００１９】本請求項７によれば、請求項６の場合と同
様に従来装置における熱交換器自体を省略して大幅なコ
ンパクト化が図られる上に、加熱媒体配管によりタンク
内の被加熱媒体を直接的に熱交換加熱することが可能に
なり大幅な熱効率の向上が図られる。すなわち、タンク
内の被加熱媒体が加熱媒体配管内の加熱媒体から面接触
部分の配管壁及び空所を構成するタンク壁を介して接触
伝熱を受けることにより直接的に熱交換加熱されること
になる。このため、請求項６の場合と同様に熱交換器を
省略することが可能になる上に、空所を構成するタンク
壁に対し面接触状態で融合された加熱媒体配管によりタ
ンク内の被加熱媒体への熱交換加熱を直接的に行い得
る。加えて、請求項６の場合と同様に加熱媒体の被加熱
媒体への混入防止及び万一の加熱媒体の漏出発生の場合
の早期発見とを可能とし得ることになる。なお、上記の
如く面接触させるには、請求項６の場合と同様構成の凹
溝を空所の内周面に対し形成し、この凹溝の内面に上記
加熱媒体配管を密着させて配設させるようにすればよ
い。

【００２０】なお、上記請求項６又は請求項７における
タンクを略円筒状に形成し、加熱媒体配管をタンクの筒
軸を中心軸として螺旋状に巻回させるようにしてもよい
（請求項８）。このようにすることにより、熱交換加熱
の均一化及び効果的なコンパクト化が図られる。

【００２１】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１〜請求
項８に係る各加熱貯湯装置によれば、タンクと熱交換器
との組み合わせからなる加熱貯湯装置において省スペー
ス化を実現してコンパクト化を図ることができる上に、
熱交換加熱における熱効率の向上を図ることができる。

【００２２】特に、請求項４によれば、上記熱交換加熱
における熱効率の大幅向上と、加熱媒体の被加熱媒体へ
の混入防止の確実化と、万一の加熱媒体の漏出発生の場
合の早期発見とを共に実現することができる。加えて、
請求項５によれば、上記熱交換加熱における熱効率をよ
り一層向上させることができる。

【００２３】また、請求項６、請求項７又は請求項８に
よれば、加熱媒体配管を用いてタンク内の被加熱媒体を
直接的に熱交換加熱することができ、これにより、従来
装置における熱交換器を省略して大幅なコンパクト化が
得られる上に、熱交換加熱における熱効率を可及的に向
上させることができる。加えて、加熱媒体の被加熱媒体
への混入防止の確実化と、万一の加熱媒体の漏出発生の
場合の早期発見とを共に実現することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２５】＜第１実施形態＞図１（ａ），（ｂ）は本
発明の第１実施形態に係る加熱貯湯装置の概念図を示
し、共にタンク１ａ，１ｂに形成した空所２ａ，２ｂに
熱交換器３ａ，３ｂを内蔵させたものである。

【００２６】図１（ａ）のタンク１ａは外周壁１１、内
周壁１２ａ、ドーナッツ環状の頂壁１３ａ及び底壁１４
ａにより形成された平面視でドーナッツ環状の円筒形状
を有しており、上記内周壁１２ａにより仕切られて頂壁
１３ａ及び底壁１４ａにそれぞれ開口する貫通孔状の空
所２ａが形成されている。そして、この空所２ａ内に熱
交換器３ａが収容された状態で配設されている。

【００２７】また、図１（ｂ）のタンク１ｂは外周壁１
１、内周壁１２ｂ、上壁１２ｃ、頂壁１３ｂ及びドーナ
ッツ環状の底壁１４ａにより形成された円筒形状を有し
ており、上記内周壁１２ｂ及び上壁１２ｃにより仕切ら
れて底壁１４ａに開口する凹状の空所２ｂが形成されて
いる。そして、この空所２ｂ内に熱交換器３ｂが収容さ
れた状態で配設されている。

【００２８】上記のいずれのタンク１ａ，１ｂにも底部
に対し被加熱媒体としての水を導入する入水管（図示省
略）と、頂部からお湯を給湯栓等に導出する出湯管（図
示省略）とが接続されている。また、上記のいずれの熱
交換器３ａ，３ｂにも加熱媒体としての冷媒がヒートポ
ンプ（図示省略）から循環供給されるようになってい
る。さらに、タンク１ａ，１ｂと熱交換器３ａ，３ｂと
の間には、タンク１ａ，１ｂの底部から水を熱交換器３
ａ，３ｂに供給する循環往き管（図示省略）と、熱交換
器３ａ，３ｂで熱交換加熱されたお湯をタンク１ａ，１
ｂの頂部に戻す循環戻り管（図示省略）とが配設されて
いる。

【００２９】上記熱交換器３ａ，３ｂとしては、いずれ
の形式・構造を有するものを適用してもよく、循環供給
される冷媒と、上記循環往き管により供給される水との
間で熱交換して水を熱交換加熱するようになっている。

【００３０】以上の加熱貯湯装置によれば、熱交換器３
ａ，３ｂがタンク１ａ，１ｂに内蔵されているため、熱
交換器とタンクとを別々に設置する従来装置の場合に比
べ省スペース化を実現して全体の容積を大幅にコンパク
トにすることができる。ここで図１（ｂ）の例において
タンク１ｂと熱交換器３ｂとを図２に示すようにハウジ
ングＨ内に内包する場合を考えると、この場合のハウジ
ングＨは図１８に示す従来装置の場合のハウジングＨ′
と比べ点線のハッチングで示すスペースＲを省略するこ
とができ、それだけコンパクト化することができる。な
お、図２（ｂ）中４１は上記の循環往き管、４２は循環
戻り管、５１はヒートポンプから循環供給される冷媒の
冷媒往き管、５２はその冷媒の冷媒戻り管である。

【００３１】また、上記の循環往き管や循環戻り管の長
さも上記の従来装置の場合に比べ短縮することができ、
これにより、特に循環戻り管による放熱を抑制もしくは
低減させて熱効率の向上をも併せて図ることができる。

【００３２】＜第２実施形態＞図３（ａ），（ｂ）は本
発明の第２実施形態に係る加熱貯湯装置の概念図を示
し、共にタンク１ｃ，１ｄの外周囲を囲むように熱交換
器３ｃ，３ｄを配設したものである。

【００３３】図３（ａ）のタンク１ｃは外周壁１１、頂
壁１３及び底壁１４により形成された円筒形状を有して
おり、上記外周壁１１を外周囲から囲むようにドーナッ
ツ環状の熱交換器３ｃが配設されている。

【００３４】また、図３（ｂ）のタンク１ｄは下側位置
の大径の外周壁１１ａ、上側位置の小径の外周壁１１
ｂ、これら両外周壁を接続するドーナッツ環状の段差壁
１１ｃ、頂壁１３及び底壁１４により形成された段差付
き円筒形状を有しており、上記小径の外周壁１１ｂを外
周囲から囲むようにドーナッツ環状の熱交換器３ｄが配
設されている。

【００３５】つまり、熱交換器３ｃは外周壁１１の上下
方向の略全範囲を覆うように形成され、熱交換器３ｄは
タンク１ｄの上側部分を覆うように形成されかつ熱交換
器３ｄの外径が大径の外周壁１１ａとほぼ同じになるよ
うに形成されている。

【００３６】そして、上記のいずれのタンク１ｃ，１ｄ
にも第１実施形態と同様に入水管及び出湯管（いずれも
図示省略）が接続され、上記のいずれの熱交換器３ｃ，
３ｄにも加熱媒体としての冷媒がヒートポンプ（図示省
略）から循環供給され、また、タンク１ｃ，１ｄと熱交
換器３ｃ，３ｄとの間には循環往き管及び循環戻り管
（いずれも図示省略）が配設されている。

【００３７】また、この第２実施形態の熱交換器３ｃ，
３ｄについても、いずれの形式・構造を有するものを適
用してもよく、循環供給される冷媒と、上記循環往き管
により供給される水との間で熱交換して水を熱交換加熱
するようになっている。

【００３８】以上の加熱貯湯装置によれば、熱交換器３
ｃ，３ｄがタンク１ｃ，１ｄの外周囲を囲むように抱き
合わせの状態で配設されているため、熱交換器とタンク
とを別々に設置する従来装置の場合に比べ省スペース化
を実現して全体の容積を大幅にコンパクトにすることが
できる。また、この場合においても、上記循環往き管や
循環戻り管の長さを上記の従来装置の場合に比べれば短
縮することができ、これにより、特に循環戻り管による
放熱を抑制もしくは低減させて熱効率の向上をも図るこ
とができる。

【００３９】＜第３実施形態＞図４は第３実施形態に係
る加熱貯湯装置を示し、この第３実施形態は図１（ｂ）
に示した第１実施形態に属する技術思想の内、熱交換器
３ｂについてより具体化した形態を示すものである。な
お、図１（ｂ）に示す第１実施形態と同じ構成要素につ
いては第１実施形態と同じ符号を付して詳細な説明を省
略する。

【００４０】この第３実施形態の熱交換器３１は、被加
熱媒体配管としての水配管４と、加熱媒体としての冷媒
配管５とを用いて構成したものである。すなわち、上記
水配管４は、タンク１ｂの底部に連通されてタンク１ｂ
内の水が流される循環往き管４１（図５も併せて参照）
と、この水が熱交換器３１で熱交換加熱された後のお湯
をタンク１ｂの頂部に戻す循環戻り管４２との間に連通
接続されたものである。また、上記冷媒配管５は図示省
略のヒートポンプからの冷媒往き管５１と、冷媒戻り管
５２との間に連通接続されたものである。

【００４１】そして、上記水配管４と冷媒配管５とが上
下に重ね合わされて対をなした状態でタンク１ｂの筒軸
Ｚを中心として内周壁１２ｂの内径よりも僅かに小さい
外径で螺旋状に上下方向に巻回されている。つまり、水
配管４と冷媒配管５とが上下方向に交互に配置された状
態で巻回されている。加えて、上記水配管４と冷媒配管
５とは共に図６に示すように扁平形状とされて両上下部
にそれぞれ平面部４３，４３，５３，５３が形成されて
おり、上下にそれぞれ隣接する水配管４と冷媒配管５と
が上記平面部４３と５３とにより互いに密に面接触され
ている。

【００４２】上記の面接触部分の両平面部４３，５３を
介した接触伝熱により冷媒配管５内の冷媒から水配管４
内の水が熱交換加熱を受けて昇温されるようになってい
る。このような水配管４及び冷媒配管５は例えば銅管等
の熱伝導及び成形性の良好な材料により形成すればよ
い。また、水配管４には循環往き管４１から水が下から
上に流され、昇温されたお湯が循環戻り管４２を通して
タンク１ｂに戻される一方、冷媒配管５には冷媒往き管
５１から冷媒が上から下に流され、熱交換により低温と
なった冷媒が冷媒戻り管５２から戻されるようになって
いる。つまり、水と冷媒とが対向流配置とされて熱交換
加熱の効率化が図られている。加えて、この対向流配置
は、冷媒配管５に冷媒を上から下に流すことにより水配
管４内の水が熱交換加熱されて対流により下から上に流
されてタンク１ｂ内との間で強い循環流を生じさせるこ
とにもなる。これにより、従来装置（図１７参照）では
必要とされている循環ポンプの省略が可能となる。この
ような点については、以下の第４〜第６の各実施形態に
おいても同じである。

【００４３】なお、図４中６１は第１実施形態で説明し
た入水管、６２は同じく出湯管である。

【００４４】以上の第３実施形態における熱交換器３１
によれば、空所２ｂに配設する熱交換器３ｂとして熱効
率のより高いものとすることができ、タンク１ｂ内の水
に対する熱交換加熱をより効率よく行うことができるよ
うになる。しかも、熱交換器３１内で水と冷媒とは水配
管４及び冷媒配管５の両管壁を介して隔てられているた
め、冷媒配管５にたとえ孔明きが生じて冷媒が漏出する
事態が発生したとしても、水配管４内の水に混入するこ
とを確実に防止することができる上に、外部からその漏
出発生を視認することにより早期に発見することができ
るようになる。

【００４５】＜第４実施形態＞図７は第４実施形態に係
る加熱貯湯装置を示し、この第４実施形態は図１（ａ）
に示した第１実施形態に属する技術思想の内、熱交換器
３ａについてより具体化した形態を示すものである。な
お、図１（ａ）に示す第１実施形態もしくは第３実施形
態と同じ構成要素については第１もしくは第３実施形態
と同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

【００４６】この第４実施形態の熱交換器３２は、貫通
孔状の空所１２ａ内に収容されるよう高さが異なる点を
除き、第３実施形態の熱交換器３１と同様構成の水配管
４と冷媒配管５とにより構成されている。すなわち、上
下に平面部４３，４３（図６参照）を有する扁平形状の
水配管４と、同じく上下に平面部５３，５３を有する扁
平形状の冷媒配管５とが上下に交互に密に面接触した状
態を保ちながら螺旋状に巻回され、タンク１ａの頂壁１
３ａと底壁１４ａとの上下間の空所２ａ内に収容された
状態で配設されている。

【００４７】そして、上記熱交換器３２を構成する水配
管４の上流端４０ａがタンク１ａの底部からの循環往き
管４１に、下流端４０ｂが循環戻り管４２にそれぞれ連
通接続されている。加えて、上記熱交換器３２を構成す
る冷媒配管５の上流端５０ａが図示省略のヒートポンプ
からの冷媒往き管５１に、下流端５０ｂが冷媒戻り管５
２にそれぞれ連通接続されている。つまり、第３実施形
態と同様に上記水配管４には水が下から上に流され、冷
媒配管５には冷媒が上から下に流されるという対向流配
置とされ、冷媒により水が熱交換加熱されるようになっ
ている。

【００４８】なお、図７では図示を省略しているがタン
ク１ａには入水管及び出湯管がそれぞれ接続されてい
る。

【００４９】＜第５実施形態＞図８は第５実施形態に係
る加熱貯湯装置を示し、この第５実施形態は図３（ｂ）
に示した第２実施形態に属する技術思想の内、熱交換器
３ｄについてより具体化した形態を示すものである。な
お、図３（ｂ）に示す第２実施形態もしくは第３実施形
態と同じ構成要素については第２もしくは第３実施形態
と同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

【００５０】この第５実施形態の熱交換器３３は、第３
実施形態の熱交換器３１と同様構成の水配管４と冷媒配
管５とにより構成され、段差壁１１ｃの平面投影部分で
あって小径の外周壁１１ｂの外周囲を囲むように拡径さ
れている点で上記第３実施形態の熱交換器３１とは異な
る。すなわち、上下に平面部４３，４３（図６参照）を
有する扁平形状の水配管４と、同じく上下に平面部５
３，５３を有する扁平形状の冷媒配管５とが上下に交互
に密に面接触した状態を保ちながら螺旋状に巻回され、
タンク１ｄの段差壁１１ｃから頂壁１３よりもやや上方
位置までの上下範囲において外周壁１１ｂの外周囲を覆
うように配設されている。

【００５１】そして、上記熱交換器３３を構成する水配
管４の上流端４０ａがタンク１ｄの底部からの循環往き
管４１に接続され、下流端４０ｂから延びる循環戻り管
４２がタンク１ｄの頂壁１３に接続されている。加え
て、上記熱交換器３３を構成する冷媒配管５の上流端５
０ａが図示省略のヒートポンプからの冷媒往き管に、下
流端５０ｂが冷媒戻り管（図示省略）にそれぞれ連通接
続されている。つまり、第３実施形態と同様に上記水配
管４には水が下から上に流され、冷媒配管５には冷媒が
上から下に流されるという対向流配置とされ、冷媒によ
り水が熱交換加熱されるようになっている。

【００５２】なお、図８では図示を省略しているがタン
ク１ｄには入水管及び出湯管がそれぞれ接続されてい
る。

【００５３】＜第６実施形態＞図９は第６実施形態に係
る加熱貯湯装置を示し、この第６実施形態は図３（ａ）
に示した第２実施形態に属する技術思想の内、熱交換器
３ｃについてより具体化した形態を示すものである。な
お、図３（ａ）に示す第２実施形態もしくは第３実施形
態と同じ構成要素については第２もしくは第３実施形態
と同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

【００５４】この第６実施形態の熱交換器３４は、第５
実施形態の熱交換器３３と同様構成の水配管４と冷媒配
管５とにより構成され、外周壁１１の外周囲をその高さ
方向のほぼ全範囲を覆うように配設されている点で上記
第５実施形態の熱交換器３３とは異なる。すなわち、上
下に平面部４３，４３（図６参照）を有する扁平形状の
水配管４と、同じく上下に平面部５３，５３を有する扁
平形状の冷媒配管５とが上下に交互に密に面接触した状
態を保ちながら螺旋状に巻回され、タンク１ｃの外周壁
１１の上下方向のほぼ全範囲において外周壁１１ｂの外
周囲を覆うように配設されている。

【００５５】そして、上記熱交換器３４を構成する水配
管４の上流端４０ａがタンク１ｃの底部からの循環往き
管４１に、下流端４０ｂがタンク１ｃの頂部への循環戻
り管４２にそれぞれ接続されている。加えて、上記熱交
換器３４を構成する冷媒配管５の上流端５０ａが図示省
略のヒートポンプからの冷媒往き管に、下流端５０ｂが
冷媒戻り管（図示省略）にそれぞれ連通接続されてい
る。つまり、第３実施形態と同様に上記水配管４には水
が下から上に流され、冷媒配管５には冷媒が上から下に
流されるという対向流配置とされ、冷媒により水が熱交
換加熱されるようになっている。

【００５６】なお、この第６実施形態の熱交換器３４を
構成する水配管４と冷媒配管５との相互の面接触を強固
に維持させるために、上記熱交換器３４の上面側と下面
側とにそれぞれドーナッツ板状の押さえ部材を配置し、
両押さえ部材を周方向に互いに離れた複数位置でタイロ
ッド等により上下方向に互いに緊結した状態にするよう
にしてもよい。

【００５７】また、図９では図示を省略しているがタン
ク１ｃには入水管及び出湯管がそれぞれ接続されてい
る。

【００５８】＜第７実施形態＞図１０は第７実施形態に
係る加熱貯湯装置を示し、この第７実施形態は加熱媒体
配管自体によりタンク内の被加熱媒体を直接に熱交換加
熱するようにして熱交換器自体及び上記被加熱媒体の循
環配管の存在を省略したものである。

【００５９】図１０において、７ａは被加熱媒体として
の水が図示省略の入水管から底部に入水される円筒状の
タンク、８ａは加熱媒体配管としての冷媒配管であり、
この冷媒配管８ａは上記タンク７ａの外周壁７１ａの外
周面に対し面接触を維持しつつ巻回されている。

【００６０】すなわち、上記タンク７ａは図１１に示す
ように外周壁７１ａ、頂壁７２ａ及び底壁７３ａにより
円筒状に形成され、上記外周壁７１ａにはその外周面に
螺旋状に連続する凹溝７１１が形成されている。この凹
溝７１１はその周面が図１２に示すように上記冷媒配管
８ａの外周面の一部（例えば１／３〜１／２）と合致す
る形状に形成され、この凹溝７１１内に上記冷媒配管８
ａが内嵌されて互いに密に面接触した状態で上記凹溝７
１１に沿って螺旋状に巻回されている。

【００６１】そして、上記冷媒配管８ａの上流端８０ａ
が図示省略のヒートポンプからの冷媒往き管と接続さ
れ、下流端８０ｂが同じく図示省略の冷媒戻り管と接続
され、上記ヒートポンプから循環供給される加熱用の冷
媒が上流端８０ａから下流端８０ｂまでタンク７ａの外
周壁７１ａに沿って上から下に流されるようになってい
る。

【００６２】この第７実施形態の場合、上記冷媒配管８
ａに冷媒が循環供給されると、その冷媒の熱が上記面接
触部分の冷媒配管８ａの管壁及びタンク７ａの外周壁７
１ａを介して接触伝熱され、これにより、タンク７ａ内
の水が熱交換加熱されることになる。つまり、タンク７
ａ内の水が上記冷媒配管８ａ内の冷媒により直接的に加
熱されることになる。この加熱により昇温したお湯がタ
ンク７ａの頂部に溜まり、そのお湯がタンク７ａの頂部
に接続された図示省略の出湯管を通して出湯されて給湯
等に利用されることになる。

【００６３】この場合、従来装置（図１７及び図１８参
照）と比べ、熱交換器及びこの熱交換器に対する循環配
管の存在を共に省略することができ大幅なコンパクト化
を図ることができる上に、直接的な熱交換加熱によりタ
ンク７ａ内の水の昇温についての大幅な熱効率の向上を
図ることができる。加えて、第３実施形態等と同様に冷
媒配管８ａから冷媒の漏出が万一発生してもタンク７ａ
内の水への混入を抑制・防止することができる上に、漏
出発生の容易かつ早期の発見を実現することができる。
また、凹溝７１１によりタンク７ａの剛性増大化をも図
ることができるようになる。

【００６４】なお、冷媒配管８ａへの冷媒の供給方向を
上から下へとしたのは、タンク７ａ内の温度分布として
頂部により高温の湯水がたまり、底部により低温の湯水
がたまるため、熱交換加熱を有効に行う上で冷媒との間
の温度差を維持するためであるが、熱交換加熱を有効に
行い得るのであれば、冷媒の供給方向を下から上にして
もよい。

【００６５】＜第８実施形態＞図１３は第８実施形態に
係る加熱貯湯装置を示し、この第８実施形態は第７実施
形態と同様に加熱媒体配管自体によりタンク内の被加熱
媒体を直接に熱交換加熱するようにして熱交換器自体及
び上記被加熱媒体の循環配管の存在を省略したものであ
る。

【００６６】図１３において、７ｂは被加熱媒体として
の水が図示省略の入水管から底部に入水されるドーナッ
ツ環状の円筒状タンク、８ｂは加熱媒体配管としての冷
媒配管であり、この冷媒配管８ｂは上記タンク７ｂの内
周壁７４ｂに対し面接触を維持しつつ巻回されている。

【００６７】すなわち、上記タンク７ｂは外周壁７１
ｂ、上下に開口する貫通孔状の空所２ａを区画形成する
内周壁７４ｂ、ドーナッツ環状の頂壁７２ｂ及び底壁７
３ｂにより形成され、上記内周壁７４ｂには空所２ａに
臨む周面に螺旋状に連続する凹溝７４１が形成されてい
る。そして、この凹溝７４１の周面が第７実施形態の場
合（図１２参照）と同様に上記冷媒配管８ｂの外周面の
一部と合致する形状に形成され、この凹溝７４１内に上
記冷媒配管８ｂが内嵌されて密に面接触した状態で上記
凹溝７４１に沿って螺旋状に巻回されている。

【００６８】そして、上記冷媒配管８ｂの上流端８０ａ
が冷媒往き管８１と接続され、下流端８０ｂが冷媒戻り
管８２と接続され、上記ヒートポンプから循環供給され
る加熱用の冷媒が上流端８０ａから下流端８０ｂまでタ
ンク７ｂの空所２ａを構成する内周壁７４ｂに沿って上
から下に流されるようになっている。

【００６９】この第８実施形態の場合も第７実施形態と
同様に、上記冷媒配管８ｂに冷媒が循環供給されると、
その冷媒の熱が上記面接触部分の冷媒配管８ｂの管壁及
びタンク７ｂの内周壁７４ｂを介して接触伝熱され、こ
れにより、タンク７ｂ内の水が熱交換加熱されることに
なる。この加熱により昇温したお湯がタンク７ｂの頂部
に溜まり、そのお湯がタンク７ｂの頂部に接続された図
示省略の出湯管を通して出湯されて給湯等に利用される
ことになる。

【００７０】そして、この場合も第７実施形態と同様な
作用・効果を得ることができるようになる。なお、この
第８実施形態の場合も、第７実施形態にて説明したよう
に冷媒配管８ｂへの冷媒の供給方向を上から下へではな
くて下から上にするようにしてもよい。

【００７１】＜他の実施形態＞なお、本発明は上記第１
〜第８実施形態に限定されるものではなく、その他種々
の実施形態を包含するものである。すなわち、第３〜第
８のいずれかの実施形態における水配管４と冷媒配管５
との組み合わせにおいては互いに面接触し得る断面形状
を採用すればよく、例えば図１４に示す如く矩形断面の
水配管４ａ及び冷媒配管５ａを採用しても、あるいは、
図１５に示す如く水配管又は冷媒配管の内の一方を円形
断面形状の配管４ｂ又は５ｂとし他方を凹曲面部を有す
る瓢箪形断面形状の配管５ｂ又は４ｂとする構造を採用
してもよい。さらに、図１６に示す如く互いに面接触さ
せて対をなす水配管４ｃ及び冷媒配管５ｃの組み合わせ
を独立させて、つまり上下に間隔を隔てて螺旋状に巻回
させるようにしてもよい。この場合の断面形状の一例と
しては上記水配管４ｃ及び冷媒配管５ｃをそれぞれ円形
断面形状の一部のみに面接触させるための平面部が形成
された断面形状とすればよい。

【００７２】また、図１（ｂ）に示す第１実施形態もし
くは第３実施形態における空所２ｂを頂壁に開口するよ
う上側位置に形成して熱交換器３１，３ｂを上側に配設
するようにしてもよい。さらに、図３（ｂ）に示す第２
実施形態もしくは第５実施形態におけるタンク１ｄの天
地を逆転させて熱交換器３３，３ｄが下側位置に配設さ
れるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す概念図であり、図
１（ａ）は貫通孔状の空所を形成した場合、図１（ｂ）
は凹状の空所を形成した場合である。

【図２】図１（ｂ）の第１実施形態をハウジング内に内
包した場合の概略図であり、図２（ａ）は平面断面説明
図、図２（ｂ）は側面断面説明図である。

【図３】第２実施形態を示す概念図であり、図３（ａ）
は熱交換器をタンク外周の全範囲を覆うように配設した
場合、第３（ｂ）は熱交換器をタンク外周の上部範囲を
覆うように配設した場合である。

【図４】第３実施形態を示す一部切欠側面説明図であ
る。

【図５】図４のＡ−Ａ線における拡大断面説明図であ
る。

【図６】図５のＢ−Ｂ線における拡大断面説明図であ
る。

【図７】第４実施形態を示す一部省略の分解斜視図であ
る。

【図８】第５実施形態を示す一部省略の分解斜視図であ
る。

【図９】第６実施形態を示す一部省略の断面説明図であ
る。

【図１０】第７実施形態を示す一部省略側面図である。

【図１１】図１０のタンクの側面図である。

【図１２】図１０の部分拡大縦断面図である。

【図１３】第８実施形態を示す一部省略断面説明図であ
る。

【図１４】他の実施形態を示す部分拡大縦断面図であ
る。

【図１５】上記と異なる他の実施形態を示す部分拡大縦
断面図である。

【図１６】上記と異なる他の実施形態を示す部分拡大縦
断面図である。

【図１７】従来の加熱貯湯装置の例を示す模式図であ
る。

【図１８】従来の加熱貯湯装置をハウジング内に内包し
た場合の図２対応図であり、図１８（ａ）は平面断面説
明図、図１８（ｂ）は側面断面説明図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ タンク ２ａ，２ｂ 空所 ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 熱交換器 ４，４ａ，４ｂ，４ｃ 水配管（被加熱媒体配管） ５，５ａ，５ｂ，５ｃ 冷媒配管（加熱媒体配管） ３１，３２，３３，３４ 熱交換器

フロントページの続き (72)発明者 朝倉 宏 兵庫県神戸市中央区江戸町93番地 株式会 社ノーリツ内 (72)発明者 植田 英雄 兵庫県神戸市中央区江戸町93番地 株式会 社ノーリツ内 (72)発明者 若田 武志 兵庫県神戸市中央区江戸町93番地 株式会 社ノーリツ内 Ｆターム(参考） 3L025 AC01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱媒体が流される加熱媒体配管と、被
   加熱媒体が流される被加熱媒体配管と、上記加熱媒体配
   管及び被加熱媒体配管により加熱媒体及び被加熱媒体が
   それぞれ通されて上記被加熱媒体を熱交換加熱する熱交
   換器と、この熱交換器により加熱された被加熱媒体を貯
   留するタンクとを備えた加熱貯湯装置であって、 上記タンクは外面の一部に開口するよう仕切られた空所
   を備え、 上記熱交換器は上記空所内に内蔵された状態で上記タン
   クと一体的に配設されていることを特徴とする加熱貯湯
   装置。
2. 【請求項２】加熱媒体が流される加熱媒体配管と、被加
   熱媒体が流される被加熱媒体配管と、上記加熱媒体配管
   及び被加熱媒体配管により加熱媒体及び被加熱媒体がそ
   れぞれ通されて上記被加熱媒体を熱交換加熱する熱交換
   器と、この熱交換器により加熱された被加熱媒体を貯留
   するタンクとを備えた加熱貯湯装置であって、 上記熱交換器は、上記タンクの外周側位置においてその
   タンクの外周囲を囲んだ状態で上記タンクと一体的に配
   設されていることを特徴とする加熱貯湯装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の加熱貯湯
   装置であって、 タンクは略円筒状に形成され、熱交換器は上記タンクの
   筒軸と同軸に配設されている、加熱貯湯装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は請求項２に記載の加熱貯湯
   装置であって、 タンクは略円筒状に形成され、 熱交換器は、加熱媒体配管と被加熱媒体配管とが互いに
   面接触した状態で対をなしかつその対をなした上記加熱
   媒体配管及び被加熱媒体配管が上記タンクの筒軸方向一
   側から他側に向けて螺旋状に巻回されて構成されてい
   る、加熱貯湯装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の加熱貯湯装置であって、 熱交換器を構成する加熱媒体配管及び被加熱媒体配管は
   螺旋状に巻回された状態で筒軸方向に相隣接する部位が
   互いに面接触されている、加熱貯湯装置。
6. 【請求項６】 加熱媒体が流される加熱媒体配管と、被
   加熱媒体を貯留するタンクとを備え、 上記加熱媒体配管はその外周面が上記タンクの外周面と
   面接触した状態でそのタンクの外周面に沿って一側から
   他側に向けて螺旋状に巻回されて配設され、上記タンク
   内の被加熱媒体が加熱媒体配管内の加熱媒体により熱交
   換加熱されるように構成されていることを特徴とする加
   熱貯湯装置。
7. 【請求項７】 加熱媒体が流される加熱媒体配管と、被
   加熱媒体を貯留するタンクとを備え、 上記タンクは外面の一部に開口するよう仕切られた空所
   を備え、 上記加熱媒体配管はその外周面が上記空所を構成するタ
   ンクの内周面と面接触した状態でその内周面に沿って一
   側から他側に向けて螺旋状に巻回されて配設され、上記
   タンク内の被加熱媒体が加熱媒体配管内の加熱媒体によ
   り熱交換加熱されるように構成されていることを特徴と
   する加熱貯湯装置。
8. 【請求項８】 請求項６又は請求項７に記載の加熱貯湯
   装置であって、 タンクは略円筒状に形成され、加熱媒体配管はタンクの
   筒軸を中心軸として螺旋状に巻回されている、加熱貯湯
   装置。