JP2003294314A - 貯湯式給湯床暖房システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 貯湯タンクの畜熱量を増加させること。貯湯
タンク内のほぼ全量の湯（熱）をすべて床暖房又は給湯
に有効に使いきること。ヒートポンプによる効率の良い
加熱を実現すること。 【解決手段】 主貯湯タンク２とは別に、加熱部１にて
加熱した湯を貯溜する副貯湯タンク３５を設ける。副貯
湯タンク３５の下端部に水取り入れ口９を設ける。副貯
湯タンク３５の上端部と主貯湯タンク２の上端部とを湯
送り管３６を介して接続する。主貯湯タンク２内の高温
湯領域Ｓ１に床暖房用循環パイプ５の熱交換部７を配置
する。主貯湯タンク２の下端部に床暖房用循環パイプ５
の復路５ｂ側に戻される熱媒の温度近くの温度の湯を取
り出すための湯取り出し口１０を設ける。先端部が出湯
端末３に接続される主給湯配管４の基端部を湯取り出し
口１０に接続すると共に、主給湯配管４の湯取り出し口
１０と出湯端末３との途中に湯水混合弁１２を介して給
水管８を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、出湯と床暖房の両
方を行なうことが可能な貯湯式給湯床暖房システムに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、加熱部にて加熱した湯を貯溜する
貯湯タンクに、出湯端末に湯を供給する給湯配管を貯湯
タンクの上端部に接続し、一方、上記貯湯タンク内に床
暖房用循環パイプの熱交換部を配置して、貯湯タンク内
の高温の湯と床暖房用循環パイプ内を循環する熱媒との
間で熱交換を行なうようにした貯湯式給湯床暖房システ
ムが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、貯湯タンク
内の湯の温度は上層部で最も高く、中層部ではそれより
も低くなり、下層部では最も低くなっているが、従来で
は、貯湯タンクの湯を貯湯タンクの上層領域から取り出
して給水管からの低温水と混合して所定温度にして出湯
端末へ供給するようにしているため、出湯と床暖房とを
同時に行なう場合にあっては、出湯によって上層部の高
温の湯が使用されてしまい、この高温の湯を床暖房のた
めに利用できなくなるため、従来では貯湯タンク内の湯
水を加熱部によって加熱する必要が生じる。しかも、貯
湯タンクの上層部から出湯がされると、貯湯タンクの下
端部からその使用分だけ市水（低温水）が供給されるた
め、貯湯タンクの上層部の湯の温度が低くなり、貯湯タ
ンク内部にはまだ給湯に利用できる温度の湯が残ってい
るにもかかわらず、加熱部によって上層部を床暖房が可
能な温度（例えば、９０℃前後）まで加熱する必要が生
じ、このため主貯湯タンク内部のほぼ全量の湯（熱）を
有効に利用できないという欠点がある。

【０００４】そのうえ、従来では貯湯タンク内部に給湯
に利用できる温度の湯が残った状態であるにもかかわら
ず加熱を行なうために、例えばヒートポンプ式の加熱方
式を採用できないという問題がある。つまり、ヒートポ
ンプはその入口水温が低いほどＣＯＰ｛冷媒が凝縮する
際に放出する熱量／圧縮機動力｝が高くなるという特性
を有するが、従来のように床暖房用循環パイプの往路側
の加熱温度よりも低いが、給湯に利用できる温度以上の
湯（例えば６０℃前後）を加熱する場合は、ヒートポン
プの入口水温が高くなるためにＣＯＰが低下して、加熱
効率がきわめて悪くなり、この結果従来ではヒートポン
プによる加熱方式は採用できないものであった。

【０００５】本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて
発明したものであって、その目的とするところは、貯湯
タンクの畜熱量を増加させることができ、しかも貯湯タ
ンク内のほぼ全量の湯（熱）をすべて床暖房又は給湯に
有効に使いきることができると共に、ヒートポンプによ
る効率の良い加熱を実現することができる貯湯式給湯床
暖房システム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
に請求項１記載の発明にあっては、加熱部１にて加熱し
た湯を貯溜する主貯湯タンク２に、出湯端末３に湯を供
給する主給湯配管４を接続すると共に、床暖房を行なう
ための熱媒を循環させる床暖房用循環パイプ５の熱交換
部を主貯湯タンク２内に配置し、主貯湯タンク２とは別
に、加熱部１にて加熱した湯を貯溜する副貯湯タンク３
５を設け、副貯湯タンク３５の下端部に給水管８からの
水を取り入れる水取り入れ口９を設け、副貯湯タンク３
５の上端部と主貯湯タンク２の上端部とを湯送り管３６
を介して接続し、主貯湯タンク２内の床暖房用の高温の
湯が貯湯される高温湯領域Ｓ１に上記床暖房用循環パイ
プ５の熱交換部７を配置すると共に、主貯湯タンク２の
下端部に、床暖房用循環パイプ５の復路５ｂ側に戻され
る熱媒の温度近くの温度の湯を取り出すための湯取り出
し口１０を設け、先端部が出湯端末３に接続される主給
湯配管４の基端部を湯取り出し口１０に接続すると共
に、主給湯配管４の湯取り出し口１０と出湯端末３との
途中に湯水混合弁１２を介して給水管８を接続すること
を特徴としており、このように構成することで、主貯湯
タンク２内の高温の湯がきれたときは副貯湯タンク３５
から随時供給できるので、出湯をしながら床暖房を行な
うことができる。また副貯湯タンク３５から高温の湯を
主貯湯タンク２に供給しつつ、主貯湯タンク２の下端部
から床暖房用循環パイプ５の復路５ｂ側に戻される熱媒
の温度近くの温度の湯を取り出すことによって、出湯時
には主貯湯タンク２及び副貯湯タンク３５内の高温湯領
域Ｓ１の湯を使用しなくても済むようになり、その高温
の湯をそのまま床暖房の熱源として利用できるようにな
る。しかも、主貯湯タンク２内の上層部に配した熱交換
部７から下降してくる湯が主貯湯タンク２内の高温の湯
を押し上げることで、床暖房用循環パイプ５の往路５ａ
側を加熱するための高温の湯を床暖房の熱交換にすべて
有効に利用できるようになる。さらに、主給湯配管４か
らの湯と給水管８からの水とを混合して出湯すること
で、設定された端末出湯温度の湯を継続して出湯端末３
に供給可能となる。これにより、設定された端末出湯温
度に見合った湯を出湯端末３に供給可能としたものであ
りながら、主貯湯タンク２及び副貯湯タンク３５内の高
温の湯をすべて床暖房用として、或いは給湯用として有
効に利用できる結果、主貯湯タンク２及び副貯湯タンク
３５内のほぼ全量の湯（熱）をすべて床暖房又は給湯に
有効に使いきることができる。

【０００７】また請求項２記載の発明は、請求項１記載
の効果に加えて、副貯湯タンク３５から湯送り管３６を
介して主貯湯タンク２に送られる湯の温度が所定温度以
下となったことを検知する検知手段１３と、湯の温度が
所定温度以下となったことを検知したときに主貯湯タン
ク２の下端部の湯取り出し口１０から出湯端末３への湯
の供給に代えて、主貯湯タンク２の上端部或いは副貯湯
タンク３５の上端部から湯を出湯端末３に供給するよう
に切り替える制御部１４とを備えているので、出湯によ
って湯量が減ったときは、副貯湯タンク３５の下端部か
ら水が新たに供給されるため、副貯湯タンク３５の下層
部から温度が低下していき、副貯湯タンク３５全体の温
度が低下したときは検知手段１３によってそれを検知し
て、主貯湯タンク２の上端部或いは副貯湯タンク３５の
上端部から湯を供給すると共に、副貯湯タンク３５から
主貯湯タンク２への湯の供給を停止させることで、主貯
湯タンク２には低温の湯が供給されることがなく、主貯
湯タンク２の上層部を高温湯領域Ｓ１に保つことができ
る。従って、高温の湯（９０℃前後）を利用して床暖房
を行なうことができる一方で、主貯湯タンク２からは中
間温湯領域（高温湯領域Ｓ１の温度よりも低く、且つ設
定された端末出湯温度よりも高い温度の領域）Ｓ２の湯
を継続して出湯可能となる。

【０００８】また請求項３記載の発明は、請求項２記載
の効果に加えて、主貯湯タンク２の上端部に一端が接続
され他端が主給湯配管４の湯水混合弁１２よりも上流側
に接続される第１の副給湯配管３０と、副貯湯タンク３
５の上端部に一端が接続され他端が主給湯配管４の湯水
混合弁１２よりも上流側に接続される第２の副給湯配管
３１と、主貯湯タンク２の下端部と給水管８とを接続す
る水供給管３７と、主給湯配管４を開閉する第１開閉弁
４１と、湯送り管３６を開閉する第２開閉弁４２と、第
１の副給湯配管３０を開閉する第３開閉弁４３と、水供
給管３７を開閉する第４開閉弁４４とを備え、制御部１
４は、給湯時において副貯湯タンク３５から主貯湯タン
ク２に送られる湯の温度が所定温度以上のときに第１開
閉弁４１と第２開閉弁４２とを開き、第３開閉弁４３と
第４開閉弁４４とを閉じる通常出湯モードと、副貯湯タ
ンク３５から主貯湯タンク２に送られる湯の温度が所定
温度以下のときは第１開閉弁４１と第２開閉弁４２とを
閉じ、第３開閉弁４３と第４開閉弁４４とを開く補助出
湯モードとを備えると共に、床暖房時においてすべての
開閉弁を閉じて床暖房用のポンプのみを稼動させる床暖
房運転モードを備えているので、第１〜第４の開閉弁の
制御によって、通常出湯モードと補助出湯モードと床暖
房運転モードとを任意に切り替え可能となる。また出湯
時において、設定された端末出湯温度が中間温湯領域Ｓ
２の温度（例えば５７℃前後）以上の場合、例えば６０
℃とされたときには、主貯湯タンク２内或いは副貯湯タ
ンク３５内から高温の湯を出湯させることで、端末出湯
温度に見合った温度の湯を副給湯配管３０，３１を介し
て出湯端末３に供給可能となる。

【０００９】また請求項４記載の発明は、請求項１乃至
請求項３のいずれかに記載の効果に加えて、副貯湯タン
ク３５の上端部に流路入口１５を設け、副貯湯タンク３
５の下端部と主貯湯タンク２の上端部とを接続配管３８
を介して接続すると共に、主貯湯タンク２の下端部に流
路出口１６を設け、上記流路入口１５と流路出口１６と
をタンク外部に配した循環流路１７を介して接続すると
共に、循環流路１７の途中に加熱部１を設けたので、加
熱部１によって副貯湯タンク３５の上層部→中層部→下
層部→主貯湯タンク２の上層部→中層部→下層部の順に
高温の湯を効率良く溜めることができる。

【００１０】また請求項５記載の発明は、請求項１又は
請求項４記載の効果に加えて、上記加熱部１は、ヒート
ポンプ１８と、ヒートポンプ１８の熱媒と循環流路１７
内に循環する湯水との間で熱交換する熱交換器１９とで
構成されているので、貯湯タンク２，３５内部のほぼ全
量の熱（熱）をすべて有効に使いきることによって、加
熱の際にはタンク内のほぼ全体に水が溜まった状態で加
熱をするため、入口水温が低いほどＣＯＰが高くなると
いうヒートポンプの特性を生かした加熱方式を実現でき
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に示す実
施形態に基づいて説明する。

【００１２】図１は、加熱部１にて加熱した湯を主貯湯
タンク２と副貯湯タンク３５とにそれぞれ貯溜し、主貯
湯タンク２の下端部に、先端部が出湯端末３に接続され
る主給湯配管４の基端部を接続すると共に、主貯湯タン
ク２内に床暖房用循環パイプ５の熱交換部７を配置し
て、主貯湯タンク２内の高温の湯と床暖房用循環パイプ
５内を循環する熱媒との間で熱交換を行なう貯湯式給湯
床暖房システムの一例を示している。

【００１３】上記熱交換部７は、主貯湯タンク２内の上
層部の高温湯領域Ｓ１に配置され、床暖房パネル６内に
引き込まれる床暖房用循環パイプ５の往路５ａ側に供給
される熱媒と高温湯領域Ｓ１の湯との間で熱交換を行な
う。熱交換部７の下方には、熱遮蔽板２０が設けられて
いる。この熱遮蔽板２０は主貯湯タンク２内の側壁に面
して下り傾斜しており、これにより、熱交換部７にて生
じる低温の下降水流Ｗが高温の湯と混ざらないようにし
ながら下降させる働きをする。

【００１４】さらに、熱交換部７の周辺には、熱交換部
７近くの湯の温度が床暖房に利用できる温度（例えば９
０℃前後）よりも低下したときに、熱交換部７周辺を加
熱するための熱媒を循環させるための急速加熱用パイプ
３９の熱交換部３９ａが配置されている。この急速加熱
用パイプ３９の一端は加熱部１の循環流路１７の出側に
接続され、他端は循環流路１７の入側に接続されてい
る。この急速加熱用パイプ３９は、主貯湯タンク２内の
任意の位置に設けた温度センサによって主貯湯タンク２
の上層部の温度が所定温度以下となったと検知されたと
きは、加熱部１によって急速加熱用パイプ３９内の熱媒
を加熱して熱交換部３９ａと熱交換部７周辺の湯水との
間で熱交換を行なうことで、熱交換部７周辺を集中して
急速加熱でき、床暖房に支障をきたさないようにしてい
る。

【００１５】また、主貯湯タンク２の上端部には、主貯
湯タンク２内の高温の湯を取り出すための第１の副給湯
配管３０の一端が接続され、その他端が主給湯配管４の
湯水混合弁１２よりも上流側に接続されている。第１の
副給湯配管３０の途中には第３開閉弁４３が介設されて
いる。

【００１６】主貯湯タンク２の下端部には、床暖房用循
環パイプ５の復路５ｂ側に戻される熱媒の温度近くの温
度の湯を取り出すための湯取り出し口１０が設けられて
いる。この湯取り出し口１０に主給湯配管４の基端部が
接続されている。主給湯配管４の途中には第１開閉弁４
１が介設されている。主給湯配管４の先端部は逆止弁２
７を介して出湯端末３に接続されている。さらに、主給
湯配管４の湯取り出し口１０と出湯端末３との途中に
は、湯水混合弁１２を介して給水管８が接続されてい
る。図１の例では、湯水混合弁１２の開度を矢印で示し
ている。この湯水混合弁１２は、設定された端末出湯温
度に応じて、主給湯配管４を全開、給水管８を全閉とす
る方向（図１の矢印ｎ１の方向）と、主給湯配管４を全
閉、給水管８を全開とする方向（図１の矢印ｎ２の方
向）との間で開度が切り替え可能となっている。

【００１７】さらに、主貯湯タンク２の下端部には水取
り入れ口９が設けられ、この水取り入れ口９は水供給管
３７を介して給水管８に接続されている。水供給管３７
の途中には第４開閉弁４４、減圧弁２５、ストレーナー
（ごみ取り）２６が介設されている。なお給水管８から
は直圧２００ｋＰａ以上の市水が供給される。

【００１８】また、主貯湯タンク２の畜熱量を増加させ
るために、主貯湯タンク２とは別に、加熱部１にて加熱
した湯を貯溜する副貯湯タンク３５が設けられている。
この副貯湯タンク３５の下端部には給水管８からの水を
取り入れる水取り入れ口９が設けられ、副貯湯タンク３
５の上端部と主貯湯タンク２の上端部とは湯送り管３６
を介して互いに接続されている。湯送り管３６の途中に
は第２開閉弁４２が介設されている。

【００１９】この副貯湯タンク３５の上端部には第２の
副給湯配管３１の一端が接続されており、その他端は混
合弁１１を介して主給湯配管４の湯水混合弁１２よりも
上流側に接続されている。図１において混合弁１１の開
度を矢印で示している。この混合弁１１は、設定された
端末出湯温度に応じて、副給湯配管３０，３１を全開、
主給湯配管４を全閉とする方向（図１の矢印ｍ１の方
向）と、給湯配管３０，３１を全閉、主給湯配管４を全
開とする方向（図１の矢印ｍ２の方向）との間で開度が
切り替え可能となっている。

【００２０】副貯湯タンク３５内には、副貯湯タンク３
５から湯送り管３６を介して主貯湯タンク２に送られる
湯の温度が所定温度以下となったことを検知する検知手
段１３が設けられている。本例では検知手段１３は、副
貯湯タンク３５の側壁に沿って設けられた上下複数のサ
ーミスタ等の温度センサＴ（Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｎ）か
らなり、副貯湯タンク３５全体の温度分布を把握できる
ようになっている。そして、最上部の温度センサが主貯
湯タンク２に供給する湯の温度が所定温度以下（例えば
９０℃以下）となったことを検知したときは、後述のよ
うに第１開閉弁４１及び第２開閉弁４２が閉じられて、
第３開閉弁４３及び第４開閉弁４４がそれぞれ開放され
て、主貯湯タンク２の高温湯領域Ｓ１の高温の湯を出湯
端末３に供給できるようになっている。

【００２１】また上記副貯湯タンク３５の上端部に流路
入口１５が設けられ、副貯湯タンク３５の下端部と主貯
湯タンク２の上端部とは接続配管３８を介して接続され
ていると共に、主貯湯タンク２の下端部に流路出口１６
が設けられ、これら流路入口１５と流路出口１６とはタ
ンク外部に配した循環流路１７を介して接続されている
と共に、循環流路１７の途中に加熱部１が設けられてい
る。この加熱部１は本例では、ヒートポンプ１８と、ヒ
ートポンプ１８の熱媒と循環流路１７内に循環する湯水
との間で熱交換する熱交換器１９とで構成されている。

【００２２】さらに、副貯湯タンク３５の下端部には水
取り入れ口９が設けられ、この水取り入れ口９は第２の
水供給管３７を介して給水管８に接続されている。図中
の２７は逆止弁、４５，４６は開閉弁である。

【００２３】図１１は制御部１４のブロック図を示して
いる。この制御部１４は、検知手段１３が湯の温度が所
定温度以下となったことを検知したときには主貯湯タン
ク２の下端部の湯取り出し口１０から出湯端末３への湯
の供給に代えて、主貯湯タンク２内或いは副貯湯タンク
３５内の高温の湯を出湯端末３に供給するように切り替
え制御を行なうものであり、マイコン等によって構成さ
れている。本例では、制御部１４は、給湯時において副
貯湯タンク３５から主貯湯タンク２に送られる湯の温度
が所定温度以上のときに第１開閉弁４１と第２開閉弁４
２とを開き、第３開閉弁４３と第４開閉弁４４とを閉じ
る通常出湯モードと、副貯湯タンク３５から主貯湯タン
ク２に送られる湯の温度が所定温度以下のときは第１開
閉弁４１と第２開閉弁４２とを閉じ、第３開閉弁４３と
第４開閉弁４４とを開く補助出湯モードとを備えると共
に、床暖房時においてはすべての開閉弁を閉じて床暖房
用のポンプのみを稼動させる床暖房運転モードを備えて
いる。

【００２４】上記各貯湯タンク２、３５内の温度分布の
一例を図３に示す。図３において、主貯湯タンク２及び
副貯湯タンク３５の高温湯領域Ｓ１の温度をＡ、中間温
湯領域Ｓ２の温度をＢ、副貯湯タンク３５の低温湯領域
Ｓ３の温度をＣとしたとき、タンクからの放熱ロスが少
ない場合は、Ａ＞Ｂ＞Ｃの関係となる。以下において、
Ａは床暖房用循環パイプ５の往路５ａ側の温度であり、
例えば９０℃前後とする。Ｂは湯取り出し口１０から取
り出されるタンク出湯温度であり、例えば５７℃前後と
する。Ｃは水道水の温度であり、例えば１０℃前後とす
る。なお、中間温湯領域Ｓ２におけるタンク出湯温度Ｂ
は、床暖房用循環パイプ５の復路５ｂ側の温度δ近くの
温度（例えば９０℃よりも低く、且つ風呂炊きやシャワ
ー、台所等の給湯時に設定される端末出湯温度よりも高
い温度、例えば５７℃前後）とする。以下において、風
呂、台所、シャワー等の給湯装置側（出湯端末３）で使
用される湯の温度（端末出湯温度）を例えば、３８℃〜
４５℃とする。なお端末出湯温度の設定は予め設定され
る場合或いはリモコンによって逐次設定される場合のい
ずれであってもよい。

【００２５】次に、本貯湯式給湯床暖房システムの動作
を図２に示す床暖房と給湯の使用パターンを例に挙げて
説明する。図２中の早朝の使用パターンａは床暖房の
み、使用パターンｂはシャンプー等の給湯と床暖房の両
方、夕方以後の使用パターンｃは床暖房のみ、使用パタ
ーンｄは風呂炊きと給湯と床暖房のすべて、蓄熱パター
ンｅは床暖房も出湯も行なわない場合である。

【００２６】先ず、早朝に床暖房のみを行なう使用パタ
ーンａでは、制御部１４は床暖房運転モードのみを実行
する。本例ではすべての開閉弁を閉じて床暖房用のポン
プのみを稼動させる。このとき、副貯湯タンク３５内及
び主貯湯タンク２内のほぼ全量が９０℃以上の高温湯領
域Ｓ１となっている。つまり、早朝使用前は後述のよう
に示すように、深夜電力を利用して主貯湯タンク２と副
貯湯タンク３５内の全量を高温湯領域Ｓ１となるように
あらかじめ加熱しておく。床暖房用のポンプが稼動する
と、床暖房用循環パイプ５内の熱媒が循環して、往路５
ａ側に供給される熱媒が熱交換部７において主貯湯タン
ク２内の高温の湯（９０℃前後）との間で熱交換されて
床暖房パネル６内へ供給される。そして、床暖房パネル
６を加熱した後の低温となった熱媒（温度δ：例えば５
７℃前後）は床暖房用循環パイプ５の復路５ｂに戻って
熱交換部７において再び高温の湯（９０℃前後）と熱交
換される。このとき図５に示すように、熱交換されて低
温となった湯（５７℃前後）は下降水流Ｗとなって熱交
換部７の下方に配した熱遮蔽板２０に沿って高温の湯と
混ざることなく下降していき、図４に示すように、主貯
湯タンク２の下層部は中間温湯領域Ｓ２（５７℃前後）
となる。従って、主貯湯タンク２の上層部の高温湯領域
Ｓ１の湯（９０℃前後）の温度が下がることがないた
め、床暖房に支障をきたすことがない。

【００２７】その後、給湯と床暖房の両方を行なう使用
パターンｂに移行する場合を図６に示す。この場合、制
御部１４は通常出湯モードを実行する。なお、床暖房に
ついては図４と同様である。本例では、第１開閉弁４１
と第２開閉弁４２とを開き、第３開閉弁４３と第４開閉
弁４４とを閉じる。また、主給湯配管４の混合弁１１を
第２の副給湯配管３１が全閉、主給湯配管４が全開とな
るように図６の矢印ｍ２方向に切り替えると共に、湯水
混合弁１２の開度を調整して、設定された端末出湯温度
（例えば４２℃）となるように主給湯配管４内の湯（５
７℃前後）と給水管８からの水とを混合して出湯端末３
に供給する。このとき、出湯に使用した分だけ副貯湯タ
ンク３５の上端部から湯送り管３６を介して主貯湯タン
ク２の上端部に高温の湯が供給され、床暖房に必要な高
温の湯が主貯湯タンク２の上層部に供給されると共に、
副貯湯タンク３５の下端部から水が供給され、副貯湯タ
ンク３５の下層部が低温湯領域Ｓ３となる。つまり、副
貯湯タンク３５内の高温の湯は下から水によって押され
て主貯湯タンク２の上層部に供給されるので、出湯と並
行して床暖房を支障なく行なうことができる。

【００２８】さらに、夕方において風呂炊きと出湯と床
暖房とを行なう使用パターンｃでは、風呂の湯はり等に
よって出湯量が増えると、図７に示すように、副貯湯タ
ンク３５内の湯がなくなり、副貯湯タンク３５内はすべ
て低温湯領域Ｓ３となる。ここにおいて、副貯湯タンク
３５から主貯湯タンク２に送られる湯の温度が所定温度
（９０℃前後）以下であると検知されると、制御部１４
は上記通常出湯モードから補助出湯モードに切り替え
る。本例では、第１開閉弁４１と第２開閉弁４２とを閉
じ、第３開閉弁４３と第４開閉弁４４とを開く。また混
合弁１１を第２の副給湯配管３１が全閉、第１の副給湯
配管３０が全開となるように図７の矢印ｍ２方向に切り
替えると共に、湯水混合弁１２の開度を調整して、設定
された端末出湯温度（例えば４２℃）となるように主給
湯配管４内の湯（９０℃前後）と給水管８からの水とを
混合して出湯端末３に供給する。これにより、主貯湯タ
ンク２内に高温の湯が残っているかぎり、設定された端
末出湯の温度の湯を出湯端末３へ供給可能となる。

【００２９】その後、出湯が終了して床暖房のみとなる
使用パターンｄの一例を図８に示す。図８では、主貯湯
タンク２内の上層部には９０℃の高温湯領域Ｓ１と５７
℃前後の湯を含む中間温湯領域Ｓ２とが残っており、中
層部及び下層部は１０℃の低温湯領域Ｓ３となってい
る。この場合、制御部１４は全ての開閉弁を閉じて、床
暖房のポンプのみを稼動する床暖房モードを実行する。
これにより、上層部に残っている高温の湯（９０℃前
後）をすべて残らず床暖房に有効利用することができ
る。

【００３０】一方、出湯時において、設定された端末出
湯温度が中間温湯領域Ｓ２の温度（５７℃前後）以上の
場合、例えば６０℃とされたときには、第１の副給湯配
管３０と第２の副給湯配管３１の一方（或いは両方）か
ら高温の湯が主給湯配管４に供給されるように混合弁１
１の開度を調整することにより、主貯湯タンク２の上端
部或いは副貯湯タンク３５の上端部から高温の湯を出湯
させて、端末出湯温度に見合った温度の湯を出湯端末３
に供給することが可能となる。

【００３１】また上記各使用パターンａ〜ｄにおいて、
熱交換部７周辺の湯の温度が床暖房に利用できる温度
（例えば９０℃前後）よりも低下したときには、加熱部
１によって熱交換部７周辺に配置した急速加熱用パイプ
３９を加熱することで、熱交換部７周辺を集中して急速
加熱できるようになり、床暖房に支障をきたさなくなる
と共に、タンク全体を加熱する必要がなく、電気代を節
約できる構造となる。

【００３２】しかして、主貯湯タンク２と副貯湯タンク
３５とを備えた２缶式としたことで、主貯湯タンク２内
の高温の湯がきれたときは副貯湯タンク３５から高温の
湯を随時供給できるので、出湯をしながら床暖房を行な
うことができる。また、副貯湯タンク３５から高温の湯
を主貯湯タンク２の上端部に供給することで、主貯湯タ
ンク２の下端部の湯取り出し口１０から、中間温湯領域
Ｓ２における５７℃前後の湯を取り出して使用すること
ができる。これにより、主貯湯タンク２の高温湯領域Ｓ
１の湯は取り出されないため、床暖房に支障をきたさな
いようにしながら、出湯することができる。しかも、前
述のように床暖房によって主貯湯タンク２の上層部の熱
交換部７で生じた５７℃前後の下降水流Ｗが中間温湯領
域Ｓ２まで下降してくる。ここで給湯に利用される湯の
温度は、下降してくる湯の温度とほぼ同レベル（例えば
５７℃前後）であるため、その下降水流Ｗをそのまま給
湯に利用できるようになり、またこのとき、下降水流Ｗ
が高温の湯を押し上げるので、主貯湯タンク２の上層部
は高温湯領域Ｓ１に保たれ、床暖房の熱交換にすべて有
効に利用できるようになる。従って、従来のように主貯
湯タンク２内の湯水を加熱部１によって無駄に加熱する
必要がなくなる。

【００３３】さらに、副貯湯タンク３５内の高温の湯が
主貯湯タンク２に供給されている間は主貯湯タンク２に
低温の市水が直接流入することがなく、主貯湯タンク２
内の温度が低温の市水の供給でかく乱されないため、温
度分布にばらつきが生じることがなく、安定して目的と
する温度の湯を主貯湯タンク２の下端部から出湯端末３
側に取り出すことができる。

【００３４】なお、設定された端末出湯温度が中間温湯
領域Ｓ２の温度（５７℃前後）以上の場合、例えば６０
℃とされたときには、副給湯配管３０、３１から高温の
湯を出湯させることで、設定された端末出湯温度に見合
う温度の湯を副給湯配管３０、３１を介して出湯端末３
に供給することが可能となる。

【００３５】また、出湯によって副貯湯タンク３５内の
湯量が減ったときは、副貯湯タンク３５の下端部から水
が新たに供給され、副貯湯タンク３５の下層部から温度
が低下していくが、副貯湯タンク３５全体の温度が低下
したときは、最上部の温度センサＴ１によってそれを検
知でき、副貯湯タンク３５から主貯湯タンク２への湯の
供給を停止させるので、主貯湯タンク２には低温の湯が
供給されることがなく、主貯湯タンク２の上層部を高温
湯領域Ｓ１に保つことができる。従って、高温の湯（９
０℃前後）を利用して床暖房を行なうことができる一方
で、主貯湯タンク２の下端部から中間温湯領域Ｓ２の湯
を継続して出湯可能となる。

【００３６】この結果、本貯湯式給湯床暖房システムで
は、設定された端末出湯温度に見合った湯を出湯端末３
に供給可能としたものでありながら、主貯湯タンク２及
び副貯湯タンク３５内の高温の湯をすべて床暖房用とし
て、或いは給湯として有効に利用できることとなり、エ
ネルギー効率がきわめて良くなり、従来と比較して電気
代を節約できるものである。

【００３７】また、主貯湯タンク２内の任意の位置に
は、主貯湯タンク２内の水温を検知する温度センサ（図
示せず）が設けられ、この温度センサによって該水温が
一定温度以下となったことを検知したときは、制御部１
４は、貯湯タンク２，３５内の湯を殆んど使いきったと
判断して、図２の蓄熱パターンｅを実行する。このとき
図９に示すように、加熱部１のポンプを稼動して、副貯
湯タンク３５と主貯湯タンク２とをつなぐ循環流路１７
に循環する湯水とヒートポンプ１８の熱媒との間で熱交
換することにより、副貯湯タンク３５及び主貯湯タンク
２内の湯水がそれぞれ加熱される。本例では、副貯湯タ
ンク３５内及び主貯湯タンク２内にはそれぞれ高温の湯
が溜められていく。

【００３８】また本例では、加熱部１としてヒートポン
プ方式を利用している。このヒートポンプ１８の特性を
図１０に示す。図１０はヒートポンプ１８の入口水温と
加熱時のＣＯＰとの関係を示している。なお、ＣＯＰ
は、｛冷媒が凝縮する際に放出する熱量／圧縮機動力｝
である。 図１０では、ヒートポンプ１８入口水温が低
いほど、ＣＯＰが高くなっている。ヒートポンプ１８の
入口水温が例えば３０℃以下では、ＣＯＰが１．５０以
上と良くなる。しかして、本発明では主貯湯タンク２内
部のほぼ全量の湯（熱）をすべて使いきることができる
ので、加熱の際には主貯湯タンク２及び副貯湯タンク３
５内のほぼ全体に水が溜まった状態で加熱をするため、
ヒートポンプ１８の熱媒と低温の水との熱交換となり、
ヒートポンプ１８の入口水温が低いほどＣＯＰが高くな
るという特性を利用して効率良く加熱することができ
る。なお、このヒートポンプ１８による加熱は、昼夜を
問わず、貯湯タンク２，３５内の湯を使いきった段階で
実行されるものである。

【００３９】

【発明の効果】上述のように請求項１記載の発明にあっ
ては、加熱部にて加熱した湯を貯溜する主貯湯タンク
に、出湯端末に湯を供給する主給湯配管を接続すると共
に、床暖房を行なうための熱媒を循環させる床暖房用循
環パイプの熱交換部を主貯湯タンク内に配置し、主貯湯
タンクとは別に、加熱部にて加熱した湯を貯溜する副貯
湯タンクを設け、副貯湯タンクの下端部に給水管からの
水を取り入れる水取り入れ口を設け、副貯湯タンクの上
端部と主貯湯タンクの上端部とを湯送り管を介して接続
し、主貯湯タンク内の床暖房用の高温の湯が貯湯される
高温湯領域に上記床暖房用循環パイプの熱交換部を配置
すると共に、主貯湯タンクの下端部に、床暖房用循環パ
イプの復路側に戻される熱媒の温度近くの温度の湯を取
り出すための湯取り出し口を設け、先端部が出湯端末に
接続される主給湯配管の基端部を湯取り出し口に接続す
ると共に、主給湯配管の湯取り出し口と出湯端末との途
中に湯水混合弁を介して給水管を接続したので、主貯湯
タンク内の高温の湯がきれたときは副貯湯タンクから随
時供給できるので、出湯をしながら床暖房を行なうこと
ができる。また副貯湯タンクから高温の湯を主貯湯タン
クに供給しつつ、主貯湯タンクの下端部から床暖房用循
環パイプの復路側に戻される熱媒の温度近くの温度の湯
を取り出すことによって、出湯時には主貯湯タンク及び
副貯湯タンク内の高温湯領域の湯を使用しなくても済む
ようになり、その高温の湯をそのまま床暖房の熱源とし
て利用できるようになる。しかも、主貯湯タンク内の上
層部に配した熱交換部から下降してくる湯が貯湯タンク
内の高温の湯を押し上げることで、床暖房用循環パイプ
の往路側を加熱するための高温の湯を床暖房の熱交換に
すべて有効に利用できるようになる。従って、従来のよ
うに貯湯タンク内の湯水を加熱部によって無駄に加熱す
る必要がなくなる。これにより、本貯湯式給湯床暖房シ
ステムでは、設定された端末出湯温度に見合った湯を出
湯端末に供給可能としたものでありながら、主貯湯タン
ク及び副貯湯タンク内の高温の湯をすべて床暖房用とし
て、或いは給湯用として有効に利用できる結果、主貯湯
タンク及び副貯湯タンク内のほぼ全量の湯（熱）をすべ
て床暖房又は給湯に有効に使いきることができ、エネル
ギー効率がきわめて良くなり、従来と比較して電気代を
節約できるものである。さらに上記のように貯湯タンク
内部のほぼ全量の湯（熱）をすべて床暖房又は給湯に有
効に使いきることによって、加熱の際にはタンク内のほ
ぼ全体に水が溜まった状態で加熱をするため、入口水温
が低いほどＣＯＰが高くなるというヒートポンプの特性
を生かした加熱方式を実現できるものである。

【００４０】また請求項２記載の発明は、請求項１記載
の効果に加えて、副貯湯タンクから湯送り管を介して主
貯湯タンクに送られる湯の温度が所定温度以下となった
ことを検知する検知手段と、湯の温度が所定温度以下と
なったことを検知したときに主貯湯タンクの下端部の湯
取り出し口から出湯端末への湯の供給に代えて、主貯湯
タンク内或いは副貯湯タンク内の高温の湯を出湯端末に
供給するように切り替える制御部とを備えているので、
出湯によって湯量が減ったときは、副貯湯タンクの下端
部から水が新たに供給されるため、副貯湯タンクの下層
部から温度が低下していき、副貯湯タンク全体の温度が
低下したときは、検知手段によってそれを検知でき、主
貯湯タンクの上端部或いは副貯湯タンクの上端部から湯
を供給すると共に、副貯湯タンクから主貯湯タンクへの
湯の供給を停止させるので、主貯湯タンクには低温の湯
が供給されることがなく、主貯湯タンクの上層部を高温
湯領域に保つことができる。従って、高温の湯（９０℃
前後）を利用して床暖房を行なうことができる一方で、
主貯湯タンクから中間温湯領域（高温湯領域の温度より
も低く、且つ床暖房用循環パイプの復路側に戻される熱
媒の温度近くの温度の湯が溜められている領域）の湯を
継続して出湯可能となる。

【００４１】また請求項３記載の発明は、請求項２記載
の効果に加えて、主貯湯タンクの上端部に一端が接続さ
れ他端が主給湯配管の湯水混合弁よりも上流側に接続さ
れる第１の副給湯配管と、副貯湯タンクの上端部に一端
が接続され他端が主給湯配管の湯水混合弁よりも上流側
に接続される第２の副給湯配管と、主貯湯タンクの下端
部と給水管とを接続する水供給管と、主給湯配管を開閉
する第１開閉弁と、湯送り管を開閉する第２開閉弁と、
第１の副給湯配管を開閉する第３開閉弁と、水供給管を
開閉する第４開閉弁とを備え、制御部は、給湯時におい
て副貯湯タンクから主貯湯タンクに送られる湯の温度が
所定温度以上のときに第１開閉弁と第２開閉弁とを開
き、第３開閉弁と第４開閉弁とを閉じる通常出湯モード
と、副貯湯タンクから主貯湯タンクに送られる湯の温度
が所定温度以下のときは第１開閉弁と第２開閉弁とを閉
じ、第３開閉弁と第４開閉弁とを開く補助出湯モードと
を備えると共に、床暖房時においてすべての開閉弁を閉
じて床暖房用のポンプのみを稼動させる床暖房運転モー
ドを備えているので、第１〜第４の開閉弁の制御によっ
て、通常出湯モードと補助出湯モードと床暖房運転モー
ドとを任意に切り替え可能となる。また出湯時におい
て、設定された端末出湯温度が中間温湯領域Ｓ２の温度
（例えば５７℃前後）以上の場合、例えば６０℃とされ
たときには補助出湯モードにして主貯湯タンク内或いは
副貯湯タンク内から高温の湯を出湯させることで、設定
された端末出湯温度に見合った温度の湯を出湯端末に供
給可能となる。

【００４２】また請求項４記載の発明は、請求項１乃至
請求項３のいずれかに記載の効果に加えて、副貯湯タン
クの上端部に流路入口を設け、副貯湯タンクの下端部と
主貯湯タンクの上端部とを接続配管を介して接続すると
共に、主貯湯タンクの下端部に流路出口を設け、上記流
路入口と流路出口とをタンク外部に配した循環流路を介
して接続すると共に、循環流路の途中に加熱部を設けた
ので、加熱部によって副貯湯タンクの上層部→中層部→
下層部→主貯湯タンクの上層部→中層部→下層部の順に
高温の湯を効率良く溜めることができる。

【００４３】また請求項５記載の発明は、請求項１又は
請求項４記載の効果に加えて、上記加熱部は、ヒートポ
ンプと、ヒートポンプの熱媒と循環流路内に循環する湯
水との間で熱交換する熱交換器とで構成されているの
で、貯湯タンク内部のほぼ全量の熱（熱）をすべて有効
に使いきることによって、加熱の際にはタンク内のほぼ
全体に水が溜まった状態で加熱をするため、入口水温が
低いほどＣＯＰが高くなるというヒートポンプの特性を
生かした加熱方式を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の一例を示す概略構成図であ
る。

【図２】同上の床暖房、給湯の使用パターンの説明図で
ある。

【図３】同上の主貯湯タンク及び副貯湯タンク内の温度
分布の説明図である。

【図４】同上の床暖房のみの使用状態の概略構成図であ
る。

【図５】同上の下降水流の説明図である。

【図６】同上の出湯と床暖房の両方の使用状態の概略構
成図である。

【図７】同上の出湯後において床暖房のみの使用状態の
概略構成図である。

【図８】同上の風呂炊きによって湯量が減少した場合の
使用状態の概略構成図である。

【図９】同上の加熱部により加熱を行なう場合の説明図
である。

【図１０】同上のヒートポンプの入口水温とＣＯＰとの
関係を示すグラフである。

【図１１】同上の制御部のブロック図である。

【符号の説明】

１ 加熱部 ２ 主貯湯タンク ３ 出湯端末 ４ 主給湯配管 ５ 床暖房用循環パイプ ５ａ 往路 ５ｂ 復路 ７ 熱交換部 ８ 給水管 ９ 水取り入れ口 １０ 湯取り出し口 １１ 混合弁 １２ 湯水混合弁 １３ 検知手段 １４ 制御部 １５ 流路入口 １６ 流路出口 １７ 循環流路 １８ ヒートポンプ １９ 熱交換器 ３０ 第１の副給湯配管 ３１ 第２の副給湯配管 ３５ 副貯湯タンク ３６ 湯送り管 ３７ 水供給管 ３８ 接続配管 ４１ 第１開閉弁 ４２ 第２開閉弁 ４３ 第３開閉弁 ４４ 第４開閉弁 Ｓ１ 高温湯領域 Ｓ２ 中間温湯領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 享 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 中島 聡 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 3L025 AA06 AC01 AC05 AD02 AD09 3L070 AA02 BB14 BB18 BC02 CC02 DF08 DG05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱部にて加熱した湯を貯溜する主貯湯
   タンクに、出湯端末に湯を供給する主給湯配管を接続す
   ると共に、床暖房を行なうための熱媒を循環させる床暖
   房用循環パイプの熱交換部を主貯湯タンク内に配置し、
   上記主貯湯タンクとは別に、加熱部にて加熱した湯を貯
   溜する副貯湯タンクを設け、副貯湯タンクの下端部に給
   水管からの水を取り入れる水取り入れ口を設け、副貯湯
   タンクの上端部と主貯湯タンクの上端部とを湯送り管を
   介して接続し、主貯湯タンク内の床暖房用の高温の湯が
   貯湯される高温湯領域に上記床暖房用循環パイプの熱交
   換部を配置すると共に、主貯湯タンクの下端部に、床暖
   房用循環パイプの復路側に戻される熱媒の温度近くの温
   度の湯を取り出すための湯取り出し口を設け、先端部が
   出湯端末に接続される主給湯配管の基端部を湯取り出し
   口に接続すると共に、主給湯配管の湯取り出し口と出湯
   端末との途中に湯水混合弁を介して給水管を接続したこ
   とを特徴とする貯湯式給湯床暖房システム。
2. 【請求項２】 副貯湯タンクから湯送り管を介して主貯
   湯タンクに送られる湯の温度が所定温度以下となったこ
   とを検知する検知手段と、湯の温度が所定温度以下とな
   ったことを検知したときに主貯湯タンクの下端部の湯取
   り出し口から出湯端末への湯の供給に代えて、主貯湯タ
   ンクの上端部或いは副貯湯タンクの上端部から湯を出湯
   端末に供給するように切り替える制御部とを備えている
   ことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯床暖房シス
   テム。
3. 【請求項３】 主貯湯タンクの上端部に一端が接続され
   他端が主給湯配管の湯水混合弁よりも上流側に接続され
   る第１の副給湯配管と、副貯湯タンクの上端部に一端が
   接続され他端が主給湯配管の湯水混合弁よりも上流側に
   接続される第２の副給湯配管と、主貯湯タンクの下端部
   と給水管とを接続する水供給管と、主給湯配管を開閉す
   る第１開閉弁と、湯送り管を開閉する第２開閉弁と、第
   １の副給湯配管を開閉する第３開閉弁と、水供給管を開
   閉する第４開閉弁とを備え、制御部は、給湯時において
   副貯湯タンクから主貯湯タンクに送られる湯の温度が所
   定温度以上のときに第１開閉弁と第２開閉弁とを開き、
   第３開閉弁と第４開閉弁とを閉じる通常出湯モードと、
   副貯湯タンクから主貯湯タンクに送られる湯の温度が所
   定温度以下のときは第１開閉弁と第２開閉弁とを閉じ、
   第３開閉弁と第４開閉弁とを開く補助出湯モードとを備
   えると共に、床暖房時においてすべての開閉弁を閉じて
   床暖房用のポンプのみを稼動させる床暖房運転モードを
   備えていることを特徴とする請求項２記載の貯湯式給湯
   床暖房システム。
4. 【請求項４】 副貯湯タンクの上端部に流路入口を設
   け、副貯湯タンクの下端部と主貯湯タンクの上端部とを
   接続配管を介して接続すると共に、主貯湯タンクの下端
   部に流路出口を設け、上記流路入口と流路出口とをタン
   ク外部に配した循環流路を介して接続すると共に、循環
   流路の途中に加熱部を設けたことを特徴とする請求項１
   乃至請求項３のいずれかに記載の貯湯式給湯床暖房シス
   テム。
5. 【請求項５】 上記加熱部は、ヒートポンプと、ヒート
   ポンプの熱媒と循環流路内に循環する湯水との間で熱交
   換する熱交換器とで構成されていることを特徴とする請
   求項１又は請求項４記載の貯湯式給湯床暖房システム。