JP2003279150A

JP2003279150A - 温水供給装置

Info

Publication number: JP2003279150A
Application number: JP2002078360A
Authority: JP
Inventors: Masao Yamamoto; 雅夫山本; Kiyoshi Yoneda; 精米田; Tetsuya Ueda; 哲也上田; Shinji Miyauchi; 伸二宮内
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2003-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】積層沸き上げ式の貯湯槽を利用した温水供給
装置において、複数の負荷装置に高温の温水を同時に供
給することが困難であった。【解決手段】貯湯槽１１には給水口１２を通して水が
供給される。供給された水は入水口１１０からポンプ１
１２によって加熱手段１３に送られ、一定温度に加熱さ
れた後、温水供給経路１１１を通して貯湯槽の出湯口１
１３から供給される。貯湯槽１１には負荷装置１４、１
５を介して貯湯槽１１の中の温水を循環する水循環経路
１８、１９が設けられ、各負荷装置１４、１５から貯湯
槽に戻る水は貯湯槽１１の上部に設けた熱交換器１６、
１７にて貯湯槽１１の中の高温の温水と熱交換される。
各熱交換器は、貯湯槽の上部のほぼ同じ高さ位置に外側
から内側に向かって重ねて配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は特に積層沸き上げ方
式の貯湯槽を利用した温水供給装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の積層沸き上げ方式の温水供給装置
について、特開平５−３２２３０５号公報を参酌し説明
する。図４は従来の積層沸き上げ方式の温水供給装置の
構成を概略的に示した図である。

【０００３】高温の湯を貯える貯湯槽４１と、その下部
に設けられた入水口４１０及び給水口４２と、貯湯槽４
１の上部に設けられた出湯口４１３と、前記入水口４１
０と前記出湯口４１３との間に位置し、前記入水口４１
０から取り入れられた水を加熱する加熱手段４３と、前
記加熱手段４３に前記入水口４１０から取り入れられた
水を送るポンプ４１２と、前記入水口４１０と前記加熱
手段４３と前記出湯口４１３とをつなぐ温水供給経路４
１１とが設けられている。前記加熱手段４３を介して高
温に加熱された湯は出湯口４１３を通して貯湯槽４１の
上部に供給され、貯湯槽４１に貯えられた水が上部から
沸き上がっていく。また、前記構成の貯湯槽４１には、
第１の負荷装置４４（例えば暖房装置）と、前記第１の
負荷装置と貯湯槽４１の間を熱交換器４６を介して負荷
装置４１の内部の水を循環する水循環経路４８と、第２
の負荷装置４５（例えば浴槽）と、前記第２の負荷装置
４５と貯湯槽４１の間を熱交換器４７を介して貯湯槽４
１の内部の温水を循環する水循環経路４９とが備えら
れ、前記第１の熱交換器４６と第２の熱交換器４７は貯
湯槽４１の内部に縦方向に積層して配置されている。熱
交換器４６、４７には一般的にスパイラル形状のものが
用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た構成の積層沸き上げ方式の温水供給装置では、第２の
水循環経路における熱交換器が貯湯槽の上部から離れて
配置されるため、第２の負荷装置から貯湯槽に戻る水を
貯湯槽内の上部に存在する高温の温水と熱交換できない
ため、熱交換効率が低下し、第２の負荷装置に高温の温
水を供給することができないという課題を有していた。

【０００５】本発明は上記課題に鑑みてなされ、その目
的とするところは、第２の水循環経路における熱交換器
においても、高い熱変換効率を維持し、貯湯槽につなが
る全ての負荷装置に高温の温水を供給する温水供給装置
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、第１の本発明の温水供給装置は、貯湯槽と、前記貯
湯槽から温水または温水中の熱の供給を受ける負荷装置
内の水と前記貯湯槽内の温水とを熱交換する複数の熱交
換器とを備え、前記貯湯槽の高温部で、一方の熱交換器
の少なくとも一部が、他方の熱交換器の中空部内に収容
されていることを特徴とする。

【０００７】また、第２の本発明の温水供給装置は、貯
湯槽と、前記貯湯槽から温水または温水中の熱の供給を
受ける負荷装置内の水と貯湯槽内の温水とを熱交換する
ための複数の熱交換器とを備え、前記熱交換器が実質的
に中空部を有さず、貯湯槽の高温部で貯湯水の積層方向
またはそれと垂直な方向に並設されていることを特徴と
する。

【０００８】また、第３の本発明は、第２の本発明にお
いて、熱交換器が、渦巻き型、サーペンタイン型、およ
び平行型の少なくともいずれかであると好ましい。

【０００９】また、第４の本発明は、第１または第２の
本発明において、前記貯湯槽内の水は、前記貯湯槽の下
部から取り出され、加熱され、上部に戻されるため、前
記高温部が、貯湯槽の上部であると有効である。

【００１０】また、第５の本発明は、上述の本発明にお
いて、貯湯槽から取り出した水の加熱をコージェネレー
ションシステムから回収した排熱を利用して行うと有効
である。

【００１１】また、第６の本発明は、上述の本発明にお
いて、貯湯槽から取り出した水の加熱を燃料電池発電シ
ステムから回収した排熱を利用して行うと有効である。

【００１２】また、第７の本発明は、上述の本発明にお
いて、貯湯槽から取り出した水の加熱を太陽光等の自然
エネルギーを利用してを行うと有効である。

【００１３】また、第８の本発明は、上述の本発明にお
いて、負荷装置として暖房装置と浴槽を有し、同心円状
に配置された２つの熱交換器において、外側の熱交換器
を介する水循環経路が暖房装置に、内側の熱交換器を介
する水循環経路が浴槽に接続されると有効である。

【００１４】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、図面を参
照して、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明
の第１の実施形態の概略を示した図である。

【００１５】図１（ａ）に示すように、貯湯槽１１には
給水口１２を通して水が供給される。供給された水は入
水口１１０からポンプ１１２によって加熱手段１３に送
られ、一定温度に加熱された後、温水供給経路１１１を
通して貯湯槽の出湯口１１３から供給される。貯湯槽１
１には複数の負荷装置（図１では２個の負荷装置１４、
１５）を介して負荷装置１４，１５内の水を循環する水
循環経路１８、１９が設けられ、各負荷装置１４、１５
から貯湯槽１１に戻る水は貯湯槽１１の上部に設けた第
１の熱交換器１６、第２の熱交換器１７にて貯湯槽１１
の中の温水と熱交換される。ここで、負荷装置内の水
が、当初貯湯槽から直接供給され、冷めた温水である場
合も一例として考えられる。

【００１６】図１（ｂ）は、熱交換器を貯湯槽の上部か
ら見た図である。この図が、示すように熱交換器は、ス
パイラル状の熱交換器であって、第２の熱交換器１７の
大部分が、第１の熱交換器１６の中空部に収まってお
り、同心円状に貯湯槽の上部のほぼ同じ高さに配置され
ている。この構成によって、各負荷装置から貯湯槽に戻
る全ての水を効率よく熱交換でき、各負荷装置に高温の
温水を供給できる。これは各負荷装置から貯湯槽に戻る
全ての水が貯湯槽内部の上部に存在する高温の温水と熱
交換できるからである。

【００１７】尚、本実施の形態においては、スパイラル
形状の熱交換器を同心円状に配置しているが、形状はこ
れに限定されるものではなく、また、外側から内側に向
かって配置されている限りにおいて、同心円状である必
要はない。

【００１８】また、本実施の形態において、熱交換器
は、その中空部の軸の向きが、貯湯水の積層方向と一致
するように配置されたが、貯湯水の積層方向と垂直方向
と一致するように配置しても、貯湯槽の高温部（上部）
に熱交換器が収まる限りにおいて構わない。

【００１９】（実施の形態２）次に本発明の第２の実施
形態について図２を参照にして説明する。

【００２０】図２（ａ）において、貯湯槽２１には給水
口２２を通して水が供給される。供給された水は入水口
２１０から燃料電池発電システム２３に送られ、燃料電
池発電システム２３を運転することによって発生する排
熱によって温水として取り出され、温水供給経路２１２
を通して出湯口２１３から貯湯槽２１の上部に供給され
る。貯湯槽２１には複数の負荷装置（図２では２つの負
荷装置２４、２５）を介し負荷装置２４、２５内の水を
循環する水循環ライン２８、２９が設けられ、各負荷装
置２４、２５から貯湯槽２１に戻る水は貯湯槽２１の上
部に設けた第１の熱交換器２６、第２の熱交換器２７に
て貯湯槽２１の温水と熱交換される。図２（ｂ）は、上
記熱交換器２６、２７を貯湯槽の上部から見た図であ
る。この図が示すように、上記熱交換器２６、２７は実
施の形態１と同様に第２の熱交換器２７の大部分が、第
１の熱交換器２６の中空部に収まっており、スパイラル
状の熱交換器であって、同心円状に貯湯槽の上部にほぼ
同じ位置に配置されている。この構成によって、負荷装
置から貯湯槽に戻る全ての水を効率よく熱交換でき、各
負荷装置に高温の温水を供給できる。これは各負荷装置
から貯湯槽に戻る全ての水が貯湯槽内部の上部に存在す
る高温の温水と熱交換できるからである。

【００２１】尚、本発明においては、スパイラル形状の
熱交換器を同心円状に配置しているが、形状はこれに限
定されるものではなく、また、外側から内側に向かって
配置されている限りにおいて、同心円状である必要はな
い。

【００２２】また、貯湯槽の入水口から汲み上げた水の
加熱は燃料電池発電システムからの排熱に代えて、ガス
タービン等を利用したコージェネシステムからの排熱を
利用しても構わない。

【００２３】更に、太陽光等の自然エネルギーを利用し
て入水口からの水を加熱しても同じ効果が実現可能であ
る。

【００２４】（実施の形態３）続いて、本発明の第３の
実施形態について図３を参照にして説明する。

【００２５】図３（ａ）において、貯湯槽３１には給水
口３２を通して水が供給される。供給された水は入水口
３１０からポンプ３１２によって加熱手段３３に送ら
れ、一定温度に加熱された後、温水供給経路３１１を通
して貯湯槽の出湯口３１３から供給される。貯湯槽４１
には複数の負荷装置（図３では２個の負荷装置３４、３
５）を介して負荷装置３４、３５の水を循環する水循環
経路３８、３９が設けられ、各負荷装置３４、３５から
貯湯槽３１に戻る水は貯湯槽３１の上部に設けた熱交換
器３６、３７にて貯湯槽３１の中の温水と熱交換され
る。図３（ｂ）は、前記熱交換器の概略図である。この
図が示すように、上記熱交換器は渦巻き状の熱交換器で
あって、貯湯槽の上部から順番に積層して配置されてい
る。この構成によって、全ての負荷装置に高温の温水を
供給することができる。これは、従来のスパイラル状の
熱交換器を積層した場合に比べ、全ての熱交換器を貯湯
槽の上部に配置することできるので、各負荷装置から貯
湯槽に戻る全ての水を高温の温水と効率よく熱交換する
ことが可能になるからである。

【００２６】なお、本実施の形態において、熱交換器
は、渦巻き状のものに限らず、一方の熱交換器が他方の
熱交換を収めることのできる中空部を持たないものであ
れば構わず、一例としてサーペンタイン型、平行流型等
が挙げられる。

【００２７】また、熱交換器は、貯湯水の積層方向でな
く、積層方向と垂直方向に並べても貯湯槽の上部内に収
まる限りにおいて構わない。

【００２８】以上の本発明の実施の形態において、熱交
換器は、高温の温水が存在する貯湯槽の上部に設けた
が、貯湯槽の構成上、高温になる箇所であればいずれで
あっても構わない。例えば、本実施の形態と逆に下部か
ら加熱後の温水が供給されたり、あるいは下部から加熱
されるような貯湯槽では、熱交換器は、貯湯槽の下部に
設けられる。

【００２９】以下、上記した実施形態について、実施例
にてより詳しく説明する。

【００３０】

【実施例】（実施例１）負荷装置として暖房装置と浴槽
を準備した。貯湯槽上部に２つのスパイラル形状の熱交
換器を同心円状に配置した（以下、同心円状に配置され
た熱交換器において、外側の熱交換器を熱交換器Ａ、内
側の熱交換器をＢとする）。熱交換器Ａを暖房装置の水
循環経路に、また熱交換器Ｂを浴槽の水循環経路に接続
した。入水口を通した水を加熱手段によって８５℃に加
熱した後、貯湯槽の上部の出湯口から供給した。こうし
て完成した温水供給装置において、暖房装置と浴槽に供
給された温水の温度を測定したところ共に８５℃の高温
の温水であった。

【００３１】（実施例２）貯湯槽内の水を貯湯槽の入水
口から固体高分子型燃料電池を用いた燃料電池発電シス
テムに送り込みながら、燃料電池発電システムを運転し
発生した排熱によって温水（温水の温度は８５℃）とし
て回収し、貯湯槽に出湯口から供給した。

【００３２】負荷装置として暖房装置と浴槽を準備し
た。貯湯槽上部に２つのスパイラル形状の熱交換器を同
心円状に配置した（以下、同心円状に配置された熱交換
器において、外側の熱交換器を熱交換器Ａ、内側の熱交
換器をＢとする）。熱交換器Ａを暖房装置の水循環経路
に、また熱交換器Ｂを浴槽の水循環経路に接続した。こ
うして完成した温水供給装置において、暖房装置と浴槽
に供給された温水の温度を測定したところ共に８５℃の
高温の温水であった。

【００３３】（実施例３）貯湯槽内の水を貯湯槽の入水
口からガスタービンを利用したコージェネシステムに送
り込みながら、前記コージェネシステムを運転し発生し
た排熱によって温水（温水の温度は８５℃）として回収
し、貯湯槽に出湯口から供給した。

【００３４】負荷装置として暖房装置と浴槽を準備し
た。貯湯槽上部に２つのスパイラル形状の熱交換器を同
心円状に配置した（以下、同心円状に配置された熱交換
器において、外側の熱交換器を熱交換器Ａ、内側の熱交
換器をＢとする）。熱交換器Ａを暖房装置の水循環経路
に、また熱交換器Ｂを浴槽の水循環経路に接続した。こ
うして完成した温水供給装置において、暖房装置と浴槽
に供給された温水の温度を測定したところ共に８５℃の
高温の温水であった。

【００３５】（実施例４）貯湯槽内部の水を入水口から
一旦取り出し、自然エネルギーとして太陽光を利用し温
め、８５℃の温水に代え、貯湯槽の上部に供給した。

【００３６】負荷装置として暖房装置と浴槽を準備し
た。貯湯槽上部に２つのスパイラル形状の熱交換器を同
心円状に配置した（以下、同心円状に配置された熱交換
器において、外側の熱交換器を熱交換器Ａ、内側の熱交
換器をＢとする）。熱交換器Ａを暖房装置の水循環経路
に、また熱交換器Ｂを浴槽の水循環経路に接続した。こ
うして完成した温水供給装置において、暖房装置と浴槽
に供給された温水の温度を測定したところ共に８５℃の
高温の温水であった。

【００３７】尚、本実施例では自然エネルギーとして太
陽光を利用したが、それ以外に風力、水力、地熱を利用
しても同一の結果が得られた。

【００３８】（実施例５）熱交換器を渦巻き状のものに
代えた以外は実施例１記載のものと同じ構成の温水供給
装置を作製した。こうして完成した温水供給装置におい
て、暖房装置と浴槽に供給された温水の温度を測定した
ところ共に８５℃で共に高温の温水であった。

【００３９】尚、上記した実施例においては、負荷装
置、熱交換器及び水循環経路を２つ利用した場合を例示
しているが、これに限らず３つ以上であっても同様の効
果が実現できる。

【００４０】（比較例１）〜（比較例４）熱交換器としてスパイラル状の熱交換器を２個用い、そ
れらを貯湯槽の内部に上から順番に積層して配置した以
外は実施例１〜実施例４と同じ構成の温水供給装置を作
製した（上側の熱交換器を暖房装置につながる水循環経
路に、下側の熱交換器を浴槽につながる水循環経路に接
続した）。暖房装置に供給される温水の温度は８５℃で
あったが、浴槽に供給される温水の温度は５５℃であ
り、実施例記載の温水供給装置に比べると低温であっ
た。

【００４１】

【発明の効果】本発明の積層沸き上げ方式の貯湯槽を有
する温水供給装置は上記のように構成されており、各負
荷装置から貯湯槽に戻る水を貯湯槽上部の高温水と熱交
換ができるので、熱変換効率が高く、高温の温水を全て
の負荷装置に供給することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の温水供給装置の概略
を示す構成図

【図２】本発明の第２の実施形態の温水供給装置の概略
を示す構成図

【図３】本発明の第３の実施形態の温水供給装置の概略
を示す構成図

【図４】従来の積層沸き上げ方式の貯湯槽を利用した温
水供給装置の概略を示す構成図

【符号の説明】

１１，２１，３１，４１貯湯槽１２，２２，３２，４２給水口１３，３３，４３加熱手段１４，２４，３４，４４第１の負荷装置１５，２５，３５，４５第２の負荷装置１６，２６，３６，４６第１の熱交換器１７，２７，３７，４７第２の熱交換器１８，２８，３８，４８第１の水循環経路１９，２９，３９，４９第２の水循環経路２３燃料電池発電システム１１０，２１０，３１０，４１０入水口１１１，２１１，３１１，４１１温水供給経路１１２，２１２，３１２，４１２ポンプ１１３，２１３，３１３，４１３出湯口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２４Ｈ 1/00 Ｆ２４Ｈ 9/00 Ａ 9/00 Ｈ０１Ｍ 8/00 ＺＨ０１Ｍ 8/00 Ｆ２４Ｄ 3/00 Ｂ // Ｆ２４Ｄ 3/00 ＣＨ０１Ｍ 8/10 Ｈ０１Ｍ 8/10 Ｆ２４Ｄ 3/08 Ｄ (72)発明者上田哲也大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者宮内伸二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 3L025 AA08 AC07 3L036 AA04 3L070 BB06 BB11 BC02 CC07 CC08 5H026 AA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】貯湯槽と、前記貯湯槽から温水または温
水中の熱の供給を受ける負荷装置内の水と前記貯湯槽内
の温水とを熱交換する複数の熱交換器とを備え、前記貯
湯槽の高温部で、一方の熱交換器の少なくとも一部が、
他方の熱交換器の中空部内に収容されていることを特徴
とする温水供給装置。
【請求項２】貯湯槽と、前記貯湯槽から温水または温
水中の熱の供給を受ける負荷装置内の水と貯湯槽内の温
水とを熱交換するための複数の熱交換器とを備え、前記
熱交換器が実質的に中空部を有さず、貯湯槽の高温部で
貯湯水の積層方向またはそれと垂直な方向に並設されて
いることを特徴とする温水供給装置。
【請求項３】熱交換器が、渦巻き型、サーペンタイン
型、および平行型の少なくともいずれかであることを特
徴とする温水供給装置。
【請求項４】前記貯湯槽内の水は、前記貯湯槽の下部
から取り出され、加熱され、上部に戻され、前記高温部
が、貯湯槽の上部であることを特徴とする請求項１また
は２に記載の温水供給装置。
【請求項５】貯湯槽から取り出した水の加熱をコージ
ェネレーションシステムから回収した排熱を利用して行
うことを特徴とする請求項４記載の温水供給装置。
【請求項６】貯湯槽から取り出した水の加熱を燃料電
池発電システムから回収した排熱を利用して行うことを
特徴とする請求項４記載の温水供給装置。
【請求項７】貯湯槽から取り出した水の加熱を自然エ
ネルギーを利用して行うことを特徴とする請求項４記載
の温水供給装置。
【請求項８】負荷装置として暖房装置と浴槽を有し、
同心円状に配置された２つの熱交換器において、外側の
熱交換器を介する水循環経路が暖房装置に、内側の熱交
換器を介する水循環経路が浴槽に接続されていることを
特徴とする請求項１、４〜７のいずれかに記載の温水供
給装置。