JP2004183934A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱交換効率が良く省スペースで、良好な給湯及び暖房が行える貯湯式給湯装置を提供する。
【解決手段】給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンク7と、この貯湯タンク7内の湯水を加熱する加熱手段2とを備え、更に貯湯タンク7の外周面には暖房用或いは乾燥用の熱媒体が循環する第1パイプ25を接触させて巻回すると共に、この第1パイプ25には貯湯タンク7内の湯水が循環する第2パイプ29を沿わせ外周を保温断熱材34で覆ったので、第1パイプ内を流通する熱媒体は、第2パイプ内を流通する給湯水と熱交換して、良好に昇温されるものであり、更に貯湯タンク内の給湯水によって保温されて温度降下が防止され、しかも外周は保温断熱材で覆われ貯湯タンクと共に保温され更に温度降下が防止されるものである。
【選択図】 図2
【解決手段】給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンク7と、この貯湯タンク7内の湯水を加熱する加熱手段2とを備え、更に貯湯タンク7の外周面には暖房用或いは乾燥用の熱媒体が循環する第1パイプ25を接触させて巻回すると共に、この第1パイプ25には貯湯タンク7内の湯水が循環する第2パイプ29を沿わせ外周を保温断熱材34で覆ったので、第1パイプ内を流通する熱媒体は、第2パイプ内を流通する給湯水と熱交換して、良好に昇温されるものであり、更に貯湯タンク内の給湯水によって保温されて温度降下が防止され、しかも外周は保温断熱材で覆われ貯湯タンクと共に保温され更に温度降下が防止されるものである。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、給湯用の貯湯タンクに貯めた湯水を熱源として用いて暖房或いは浴室乾燥、風呂の沸き上げ、保温を行う貯湯式給湯装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、この種の貯湯式給湯装置に於いては、給湯用の湯水を貯めた貯湯タンクの外周面にパイプを巻回し、このパイプに風呂の湯水を循環させて貯湯タンク内の給湯水と風呂の湯水とを熱交換させることで、風呂の沸き上げ及び保温を行うものであった。(例えば、特許文献1参照。)
【0003】
【特許文献1】
実開平5−32952号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの従来のものでは、貯湯タンク内の給湯水を常に沸き上げ温度に保持しないと、風呂の沸き上げ及び保温が不可能である為、熱源である電気ヒ−タに通電するものであるが、間接加熱であるので効率が悪く、電気ヒ−タに通電するのであれば、直接電気ヒ−タで風呂の湯水を加熱した方がよほど効率は良い。
【0005】
一方効率を上げる為に、貯湯タンク内の湯水の沸き上げ後は、電気ヒ−タへの通電を行わないようにすると、給湯で使用された分の給水が下方から流入するので、パイプが巻回されている位置まで給水が上昇すると、熱交換が出来なくなったり、逆に風呂側の湯水の熱が貯湯タンク内の給水に取られると言う熱交換となって、風呂の沸き上げ及び保温は出来なくなる問題点を有するものであった。
又暖房用や風呂の沸き上げ、保温用に熱交換部を有するものでは、この熱交換部が場所をとり何処に置くかが大きな問題で、装置全体が大きくなる問題点を有するものであった。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明はこの点に着目し上記問題点を解決する為、特に請求項1では、給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段とを備え、更に貯湯タンクの外周面には暖房用或いは乾燥用の熱媒体が循環する第1パイプを接触させて巻回すると共に、この第1パイプには貯湯タンク内の湯水が循環する第2パイプを沿わせ外周を保温断熱材で覆ったものである。
【0007】
これによれば、第1パイプは貯湯タンクに密接し、第2パイプとも接しているので、第1パイプ内を流通する熱媒体は、第2パイプ内を流通する給湯水と熱交換して、良好に昇温されるものであり、更に貯湯タンク内の給湯水によって保温されて温度降下が防止され、しかも外周は保温断熱材で覆われ貯湯タンクと共に保温され更に温度降下が防止されるものであり、暖房用或いは乾燥用の熱交換器を省スペースでありながら効率良く備えることが出来るものであり、又給湯等で貯湯タンク内の給湯水が減少したとしても、第2パイプには常に高温の給湯水が供給されて熱交換が行われることで速暖効果があり、、常時良好な暖房或いは浴室乾燥が得られるものである。
【0008】
又請求項2では、給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段とを備え、更に貯湯タンクの外周面には浴槽水が循環する第1パイプを接触させて巻回すると共に、この第1パイプには貯湯タンク内の湯水が循環する第2パイプを沿わせ外周を保温断熱材で覆ったものである。
【0009】
これによれば、第1パイプは貯湯タンクに密接し、第2パイプとも接しているので、第1パイプ内を流通する熱媒体は、第2パイプ内を流通する給湯水と熱交換して、良好に昇温されるものであり、更に貯湯タンク内の給湯水によって保温されて温度降下が防止され、しかも外周は保温断熱材で覆われ貯湯タンクと共に保温され更に温度降下が防止されるものであり、風呂用の熱交換器を省スペースでありながら効率良く備えることが出来るものであり、又給湯等で貯湯タンク内の給湯水が減少したとしても、第2パイプには常に高温の給湯水が供給されて熱交換が行われることで、常時良好な風呂の沸き上げ及び保温が得られるものである。
【0010】
又請求項3では、給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段とを備え、更に貯湯タンクの上部或いは下部には暖房用或いは乾燥用の熱媒体或いは浴槽水が循環する第1パイプと、貯湯タンク内の湯水が循環する第2パイプとを並設して巻回した熱交換部を備え、その外周を保温断熱材で覆ったものである。
【0011】
これによれば、熱交換部が場所をとらず省スペースで設置出来ると共に、貯湯タンク内の湯水の熱で熱交換部が保温されて温度降下が防止されるものであり、更に貯湯タンクと共に保温断熱材で覆われることで、保温断熱効果で更に温度降下が防止され、又熱交換部専用の保温断熱材が不用で点数が少なくて済み安価である。
【0012】
又請求項4では、前記第1パイプと第2パイプを上下方向に並設したので、更に場所をとらないと共に熱交換も確実に行われるものであり、更に請求項5のように、ぺアチューブで構成すれば、製造が容易で安価に提供出来るものである。
【0013】
又請求項6では、前記第1パイプと第2パイプは、左右方向に並設され貯湯タンクと第2パイプでサンドイッチしたので、第1パイプは左右から挟まれて良好に加熱されて熱交換効率が向上するものであり、又スペースも少なくて済みコンパクトに構成されるものである。更に請求項7のように、二重管で構成し内方を第2パイプとすれば、第1パイプは内外から加熱されてこれも又熱交換効率が向上するものであり、しかも更に省スペースでコンパクトに成るものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
次にこの発明に係る貯湯式給湯装置を図面に示した一実施形態で説明する。
図1から図3に於いて、1は貯湯タンクユニット、2は加熱手段として水を加熱するヒーポンユニット、3は給湯栓、4は浴室温水暖房乾燥器や床暖房端末等の温水暖房端末器で、これらによって給湯および暖房を行うものである。
【0015】
貯湯タンクユニット1は下部に給水管5が接続され上部に出湯管6が接続された金属性の貯湯タンク7を有しているものである。8は給湯栓3に接続される給湯管で、給水管5から分岐されたバイパス管9を通過する冷水と出湯管6からの高温の湯とがミキシング弁10にて適温に調節されて給湯されるものである。また、11は給水管5に設けられ給水の温度を検出する給水温度センサ、12は前記貯湯タンク7内の湯水の熱膨張等による過圧を逃す逃し弁である。そして、これらが給湯回路13を構成しているものである。
【0016】
この貯湯タンクユニット1と前記ヒーポンユニット2は加熱循環回路14にて循環可能に接続され、貯湯タンク7の下部からの水をヒーポンユニット2で加熱して貯湯タンク7の上部へ戻し、高温の湯を上部から順次積層して貯湯するものである。
【0017】
15はリモートコントローラ16が接続されると共に貯湯タンクユニット1内のセンサおよびアクチュエータを制御するマイクロコンピュータを有した沸き上げ制御部である。ここで、貯湯タンクユニット1の湯水の沸き上げは主に深夜時間帯に安価な深夜電力によって行われるもので、沸き上げ制御部15は過去数日分の消費熱量の最大値から翌日に使用される消費熱量を推測し、この推測された消費熱量と貯湯タンク7の最下方に設けられた貯湯温度センサ(図示せず)で検出される貯湯温度とから所定温度範囲(例えば65℃〜90℃の範囲)内の任意の沸き上げ温度を設定し、翌朝の特定の時間帯に推測した熱量が沸き上がるように時間を逆算してヒーポンユニット2による沸き上げを開始させるものである。
【0018】
次に、ヒーポンユニット2は圧縮機17、凝縮器としての冷媒−水熱交換器18、減圧器としての電子膨張弁19および蒸発器20を順に接続して構成されるヒートポンプ回路21と、貯湯タンク7の湯水を加熱循環回路14を介して冷媒−水熱交換器18へ送り、加熱された高温の湯を貯湯タンク7へ戻すための加熱循環ポンプ22とを備えているものである。なお、ここで前記ヒートポンプ回路21は冷媒に二酸化炭素を用いて、冷媒−水熱交換器18側にて超臨界状態とされ、水を90℃程度の高い温度まで加熱することが可能なものである。
【0019】
23はこのヒーポンユニット2の制御を行うマイクロコンピュータを有した加熱制御部で、沸き上げ制御部15からの指示により冷媒−水熱交換器18の出口側の加熱循環回路14に設けた加熱温度センサ24で検出する湯の温度が所定温度範囲内の任意の温度になるように加熱循環ポンプ22の回転数、圧縮機17の駆動周波数、または電子膨張弁19の開度のいずれかが適宜調節するものである。なお、この加熱制御部23は沸き上げ制御部15と有線にて通信可能に接続されており、沸き上げ制御部15から指示された沸き上げ温度に沸き上げ、貯湯温度センサにて必要熱量分沸き上げが完了したことを検出すると沸き上げ制御部15が沸き上げ動作の停止を加熱制御部23に指示して沸き上げ動作を終了するものである。
【0020】
そして、給湯栓3が開かれると、貯湯タンク7の下部にに市水が流入して上部の高温の温水が出湯管6へ押し出されることで給湯される。そして給湯運転により高温の湯と冷水が入れ替わり、貯湯温度センサの検出する温度が低下して貯湯タンク7の貯湯熱量が所定量以下になると、ヒートポンプ回路21および加熱循環ポンプ22を駆動して再度沸き上げを行うようにしている。
【0021】
25は貯湯タンク7の外周面に巻回された金属製の第1パイプで、温水暖房端末器4が接続した暖房循環回路26が接続して二次側暖房循環回路27を構成するものであり、この第1パイプ25には貯湯タンク7上部と下部に接続し一次側暖房循環回路28を構成する金属製の第2パイプ29が上下方向に並設して備えられており、更にこの二次側暖房循環回路27には二次ポンプ30及び、暖房循環回路26を循環する熱媒体の温度を検出する二次温水温度センサ31及び、熱媒体の熱膨張を吸収する膨張タンク32とが備えられている。又一次側暖房循環回路28には一次ポンプ33が備えられている。
更に第1パイプ25及び第2パイプ29を巻回した貯湯タンク7外周は、耐熱性発砲ポリスチレンから成る保温断熱材34の成形品で保温断熱されており、この部分からの放熱は防止される。
【0022】
35は前記沸き上げ制御部15を暖房沸き上げモードに設定する暖房沸き上げモード設定部で、暖房運転指示手段36からの入力により暖房循環回路26が使用されると暖房沸き上げモードに設定し、暖房沸き上げモードに設定された沸き上げ制御部15は深夜時間帯になると過去数日分の消費熱量の最大値から翌日に使用される消費熱量を推測し、所定温度範囲(例えば65℃〜90℃の範囲)内の最高温度(例えば90℃)に沸き上げ温度を設定して翌朝の特定の時間帯に推測した熱量が沸き上がるように時間を逆算して加熱ユニット2による沸き上げを行わせるようにするもので、暖房循環回路26の不使用がある一定期間(例えば一週間)継続すると暖房沸き上げモードを解除するようにしたものである。
【0023】
このように、暖房沸き上げモードに設定されている状態では、沸き上げ制御部15で推測された翌日の消費熱量の大小に関わらず、所定温度範囲内の最高温度で沸き上げ動作が行われるため、暖房用の熱源となる一次側暖房循環回路28の湯の温度が高くなるため二次側暖房循環回路27への熱交換効率が向上し、暖房能力も向上させることができると共に、貯湯タンク7の容量を最大限まで有効利用して貯湯熱量も多く確保することができるので、貯湯熱を暖房に使用しても給湯での湯切れを生じにくくすることができる貯湯式給湯暖房装置を提供できるものである。
【0024】
また、暖房沸き上げモードが解除されれば、適切な沸き上げ温度が設定されるので、無駄な放熱をさせてしまうことがない。具体的には、消費熱量と給水温度に基づいて所定温度範囲内の任意の温度に設定され、傾向として消費熱量が多いときには沸き上げ温度が高く設定され、逆に少ないときには沸き上げ温度が低く設定され、貯湯タンク7の容量を最大限に利用することが可能で、また、給水温度が低いときには沸き上げ温度が高く設定され、逆に高いときには沸き上げ温度は低く設定されることで、給水温度が高くなると高温沸き上げの効率が低下してしまうヒートポンプ回路の性質を考慮した効率の良い沸き上げ動作を行って節電することが可能となる。
【0025】
次にこの発明の一実施形態の作動について説明する。
今深夜電力を利用してヒーポンユニット2で加熱された高温水が貯湯タンク7に貯湯された状態で、給湯栓3を開栓すれば、給水圧で貯湯タンク7内の給湯水が押し出され、ミキシング弁10で給水管5からの冷水とミキシングされて設定の給湯水として供給されものであり、そしてこの給湯で減少した分だけ給水管5から給水され給湯が行われるものである。
【0026】
次に暖房運転では、暖房循環回路27の二次ポンプ30が駆動して熱媒体を循環させ、第1パイプ25で貯湯タンク7外周を流通することで、該貯湯タンク7内の高温の給湯水と熱交換するものであり、更に一次ポンプ33の駆動によって貯湯タンク7内上部の高温水が、第1パイプ25と上下方向に並設している第2パイプ29内を流通して、この給湯水でも加熱されて熱交換して、熱媒体は高温状態となって温水暖房端末器4に流通し、ここで暖房用に放熱して良好な暖房が行われるものであり、又暖房用の放熱で温度低下した熱媒体は再び第1パイプ25に流通して、順次この循環を繰り返すものである。
更に貯湯タンク7内の給湯水温度が低下すれば、昼間でもヒーポンユニット2が駆動して給湯水の加熱を行い、暖房運転の継続を図るものである。
【0027】
従って、第1パイプ25内を流通する熱媒体は、貯湯タンク7を介して内方に貯湯されている高温の給湯水で間接加熱で保温及び、上下方向に並設している第2パイプ29を流通する貯湯タンク7内の給湯水によって直接加熱されるので、短時間に確実に加熱されるものであり、又給湯使用で貯湯タンク7内の第1パイプ25の巻回部分まで給水が達したとしても、第2パイプ29内を流通する給湯水のみでも良好に熱媒体の加熱が出来、暖房使用が出来なくなるようなこともなく、常に安心して使用出来るものであり、更に貯湯タンク7外周面を利用して暖房用の熱交換部としたので、暖房専用の熱交換器が不要で設置場所もいらず省スペースで済み、しかも貯湯タンク7は外周に第1パイプ25及び第2パイプ29を巻回しているので、これが補強となって負圧対応に強く変形を防止出来るものであり、又外周は保温断熱材34で覆われているので貯湯タンク7と共に第1パイプ25及び第2パイプ29を良好に保温断熱され、温度降下を長時間防止出来るものである。
【0028】
次に図4に示す他の実施形態を説明するが、前記の実施形態と同一部分には同一符号を付し、相違点のみ説明する。
第1パイプ25には暖房回路ではなく、浴槽37と接続した風呂循環回路38が連通し、この風呂循環回路38には風呂温度センサ39及び風呂循環ポンプ40が備えられており、41は風呂リモコン、42は風呂沸き上げモード設定部である。
【0029】
この風呂の沸き上げ或いは保温運転は、前記した暖房運転と同様であり、ただ第1パイプ25で貯湯タンク7内の給湯水と第2パイプ29内を直接流通する給湯水とで加熱されるものが、浴槽水である点が相違するのみであり、風呂は良好に沸き上げ或いは保温されるものである。
【0030】
次に図5に示す他の実施形態を説明すれば、暖房用或いは浴室乾燥用の熱媒体が循環する第1パイプ25と、貯湯タンク7内の高温水が循環する第2パイプ29とが上下に並設して巻回し互いにロー付けして一体に形成された熱交換部43を、貯湯タンク7の上部に設置し外周を保温断熱材34で覆って外装体44に収納するようにしたものであり、熱交換部43が貯湯タンク7の外周から上部に移動しただけで、他の構成は図1及び図2と同様のものである。
【0031】
この作動は、第1パイプ25内を流通する熱媒体と第2パイプ29内を流通する貯湯タンク7内の高温水とが熱交換し、高温となった熱媒体が暖房用や浴室乾燥用の熱源となって暖房や浴室乾燥を行うものである。
熱交換部43は貯湯タンク7の上部に備えられているので、高さは少し高くなるが全体としてコンパクトにおさめることが出来るものであり、更に外周は貯湯タンク7と共に保温断熱材34で覆われており、該貯湯タンク7からの熱及び保温断熱材34の保温断熱効果で保温断熱されて、温度降下が防止され長期に渡って良好な熱交換効率を得ることが出来るものである。
【0032】
尚、ここでは熱交換部43を貯湯タンク7の上部に備えたが、貯湯タンク7の下部に備えても同様の効果を得るものであり、又熱交換部43を風呂の沸き上げや保温用に使用するようにしても良いことは勿論である。
【0033】
次に図6に示す他の実施形態を説明すれば、貯湯タンク7外周面に上下方向に並設して巻回された第1パイプ25と第2パイプ29とを、ロー付け45して一体のペアチューブ46としたもので、製造容易であり熱交換も確実に行われるものであり、熱交換部43としても良い。
【0034】
次に図7に示す他の実施例を説明すれば、貯湯タンク7外周面に左右方向に並設して第1パイプ25及び第2パイプ29を巻回し、更に第1パイプ25を内側として、該第1パイプ25を貯湯タンク7と第2パイプ29でサンドイッチ状に挟み込んだもので、これによって熱交換効率が向上して良好に加熱されると共に、巻回スペースが少なくで済むので高温水が貯湯される貯湯タンク7上部のみに備えられることとなり、更に熱交換が良好に行われるものであり、熱交換部43としても良い。
【0035】
次に図8に示す他の実施例を説明すれば、貯湯タンク7外周面には内管を第2パイプ29とし、外管を第1パイプ25とした二重管が巻回されているもので、これによっても、第1パイプ25は貯湯タンク7と第2パイプ29とでサンドイッチ状に加熱され熱交換効率が向上すると共に、省スペースで済みコンパクトに構成出来るものであり、熱交換部43としても良い。
【0036】
尚、この発明は上記の実施形態のようなヒートポンプ式ではなく、貯湯タンク7内に電熱ヒータを配置した一般に電気温水器と呼称される構成としても良いものである。
【0037】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、第1パイプは貯湯タンクに密接し、第2パイプとも接しているので、第1パイプ内を流通する熱媒体は、第2パイプ内を流通する給湯水と熱交換して、良好に昇温されるものであり、更に貯湯タンク内の給湯水によって保温されて温度降下が防止され、しかも外周は保温断熱材で覆われ貯湯タンクと共に保温され更に温度降下が防止されるものであり、暖房用或いは乾燥用の熱交換器を省スペースでありながら効率良く備えることが出来るものであり、又給湯等で貯湯タンク内の給湯水が減少したとしても、第2パイプには常に高温の給湯水が供給されて熱交換が行われることで速暖効果があり、、常時良好な暖房或いは浴室乾燥が得られるものである。
【0038】
又請求項2では、第1パイプは貯湯タンクに密接し、第2パイプとも接しているので、第1パイプ内を流通する熱媒体は、第2パイプ内を流通する給湯水と熱交換して、良好に昇温されるものであり、更に貯湯タンク内の給湯水によって保温されて温度降下が防止され、しかも外周は保温断熱材で覆われ貯湯タンクと共に保温され更に温度降下が防止されるものであり、風呂用の熱交換器を省スペースでありながら効率良く備えることが出来るものであり、又給湯等で貯湯タンク内の給湯水が減少したとしても、第2パイプには常に高温の給湯水が供給されて熱交換が行われることで、常時良好な風呂の沸き上げ及び保温が得られるものである。
【0039】
又請求項3では、熱交換部が場所をとらず省スペースで設置出来ると共に、貯湯タンク内の湯水の熱で熱交換部が保温されて温度降下が防止されるものであり、更に貯湯タンクと共に保温断熱材で覆われることで、保温断熱効果で更に温度降下が防止され、又熱交換部専用の保温断熱材が不用で点数が少なくて済み安価である。
【0040】
又請求項4では、前記第1パイプと第2パイプを上下方向に並設したので、場所をとらないと共に熱交換も確実に行われるものであり、更に請求項5のように、ぺアチューブで構成すれば、製造が容易で安価に提供出来るものである。
【0041】
又請求項6では、前記第1パイプと第2パイプは、左右方向に並設され貯湯タンクと第2パイプでサンドイッチしたので、第1パイプは左右から挟まれて良好に加熱されて熱交換効率が向上するものであり、又スペースも少なくて済みコンパクトに構成されるものである。更に請求項7のように、二重管で構成し内方を第2パイプとすれば、第1パイプは内外から加熱されてこれも又熱交換効率が向上するものであり、しかも更に省スペースでコンパクトに成るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態を付した貯湯式給湯装置の概略構成図。
【図2】同保温断熱材で覆った状態の要部断面図。
【図3】同要部断面図。
【図4】この発明の他の一実施形態を示す概略構成図。
【図5】この発明の他の一実施形態を示す保温断熱材で覆った状態の要部断面図。
【図6】第1パイプと第2パイプをペアチューブとした他の実施例の要部断面図。
【図7】第1パイプと第2パイプを左右方向に並設した他の実施例の要部断面図。
【図8】第1パイプと第2パイプを二重管とした他の実施例の要部断面図。
【符号の説明】
2 ヒーポンユニット(加熱手段)
4 温水暖房端末器
7 貯湯タンク
25 第1パイプ
29 第2パイプ
34 保温断熱材
43 熱交換部
46 ペアチューブ
【発明の属する技術分野】
この発明は、給湯用の貯湯タンクに貯めた湯水を熱源として用いて暖房或いは浴室乾燥、風呂の沸き上げ、保温を行う貯湯式給湯装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、この種の貯湯式給湯装置に於いては、給湯用の湯水を貯めた貯湯タンクの外周面にパイプを巻回し、このパイプに風呂の湯水を循環させて貯湯タンク内の給湯水と風呂の湯水とを熱交換させることで、風呂の沸き上げ及び保温を行うものであった。(例えば、特許文献1参照。)
【0003】
【特許文献1】
実開平5−32952号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの従来のものでは、貯湯タンク内の給湯水を常に沸き上げ温度に保持しないと、風呂の沸き上げ及び保温が不可能である為、熱源である電気ヒ−タに通電するものであるが、間接加熱であるので効率が悪く、電気ヒ−タに通電するのであれば、直接電気ヒ−タで風呂の湯水を加熱した方がよほど効率は良い。
【0005】
一方効率を上げる為に、貯湯タンク内の湯水の沸き上げ後は、電気ヒ−タへの通電を行わないようにすると、給湯で使用された分の給水が下方から流入するので、パイプが巻回されている位置まで給水が上昇すると、熱交換が出来なくなったり、逆に風呂側の湯水の熱が貯湯タンク内の給水に取られると言う熱交換となって、風呂の沸き上げ及び保温は出来なくなる問題点を有するものであった。
又暖房用や風呂の沸き上げ、保温用に熱交換部を有するものでは、この熱交換部が場所をとり何処に置くかが大きな問題で、装置全体が大きくなる問題点を有するものであった。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明はこの点に着目し上記問題点を解決する為、特に請求項1では、給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段とを備え、更に貯湯タンクの外周面には暖房用或いは乾燥用の熱媒体が循環する第1パイプを接触させて巻回すると共に、この第1パイプには貯湯タンク内の湯水が循環する第2パイプを沿わせ外周を保温断熱材で覆ったものである。
【0007】
これによれば、第1パイプは貯湯タンクに密接し、第2パイプとも接しているので、第1パイプ内を流通する熱媒体は、第2パイプ内を流通する給湯水と熱交換して、良好に昇温されるものであり、更に貯湯タンク内の給湯水によって保温されて温度降下が防止され、しかも外周は保温断熱材で覆われ貯湯タンクと共に保温され更に温度降下が防止されるものであり、暖房用或いは乾燥用の熱交換器を省スペースでありながら効率良く備えることが出来るものであり、又給湯等で貯湯タンク内の給湯水が減少したとしても、第2パイプには常に高温の給湯水が供給されて熱交換が行われることで速暖効果があり、、常時良好な暖房或いは浴室乾燥が得られるものである。
【0008】
又請求項2では、給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段とを備え、更に貯湯タンクの外周面には浴槽水が循環する第1パイプを接触させて巻回すると共に、この第1パイプには貯湯タンク内の湯水が循環する第2パイプを沿わせ外周を保温断熱材で覆ったものである。
【0009】
これによれば、第1パイプは貯湯タンクに密接し、第2パイプとも接しているので、第1パイプ内を流通する熱媒体は、第2パイプ内を流通する給湯水と熱交換して、良好に昇温されるものであり、更に貯湯タンク内の給湯水によって保温されて温度降下が防止され、しかも外周は保温断熱材で覆われ貯湯タンクと共に保温され更に温度降下が防止されるものであり、風呂用の熱交換器を省スペースでありながら効率良く備えることが出来るものであり、又給湯等で貯湯タンク内の給湯水が減少したとしても、第2パイプには常に高温の給湯水が供給されて熱交換が行われることで、常時良好な風呂の沸き上げ及び保温が得られるものである。
【0010】
又請求項3では、給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段とを備え、更に貯湯タンクの上部或いは下部には暖房用或いは乾燥用の熱媒体或いは浴槽水が循環する第1パイプと、貯湯タンク内の湯水が循環する第2パイプとを並設して巻回した熱交換部を備え、その外周を保温断熱材で覆ったものである。
【0011】
これによれば、熱交換部が場所をとらず省スペースで設置出来ると共に、貯湯タンク内の湯水の熱で熱交換部が保温されて温度降下が防止されるものであり、更に貯湯タンクと共に保温断熱材で覆われることで、保温断熱効果で更に温度降下が防止され、又熱交換部専用の保温断熱材が不用で点数が少なくて済み安価である。
【0012】
又請求項4では、前記第1パイプと第2パイプを上下方向に並設したので、更に場所をとらないと共に熱交換も確実に行われるものであり、更に請求項5のように、ぺアチューブで構成すれば、製造が容易で安価に提供出来るものである。
【0013】
又請求項6では、前記第1パイプと第2パイプは、左右方向に並設され貯湯タンクと第2パイプでサンドイッチしたので、第1パイプは左右から挟まれて良好に加熱されて熱交換効率が向上するものであり、又スペースも少なくて済みコンパクトに構成されるものである。更に請求項7のように、二重管で構成し内方を第2パイプとすれば、第1パイプは内外から加熱されてこれも又熱交換効率が向上するものであり、しかも更に省スペースでコンパクトに成るものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
次にこの発明に係る貯湯式給湯装置を図面に示した一実施形態で説明する。
図1から図3に於いて、1は貯湯タンクユニット、2は加熱手段として水を加熱するヒーポンユニット、3は給湯栓、4は浴室温水暖房乾燥器や床暖房端末等の温水暖房端末器で、これらによって給湯および暖房を行うものである。
【0015】
貯湯タンクユニット1は下部に給水管5が接続され上部に出湯管6が接続された金属性の貯湯タンク7を有しているものである。8は給湯栓3に接続される給湯管で、給水管5から分岐されたバイパス管9を通過する冷水と出湯管6からの高温の湯とがミキシング弁10にて適温に調節されて給湯されるものである。また、11は給水管5に設けられ給水の温度を検出する給水温度センサ、12は前記貯湯タンク7内の湯水の熱膨張等による過圧を逃す逃し弁である。そして、これらが給湯回路13を構成しているものである。
【0016】
この貯湯タンクユニット1と前記ヒーポンユニット2は加熱循環回路14にて循環可能に接続され、貯湯タンク7の下部からの水をヒーポンユニット2で加熱して貯湯タンク7の上部へ戻し、高温の湯を上部から順次積層して貯湯するものである。
【0017】
15はリモートコントローラ16が接続されると共に貯湯タンクユニット1内のセンサおよびアクチュエータを制御するマイクロコンピュータを有した沸き上げ制御部である。ここで、貯湯タンクユニット1の湯水の沸き上げは主に深夜時間帯に安価な深夜電力によって行われるもので、沸き上げ制御部15は過去数日分の消費熱量の最大値から翌日に使用される消費熱量を推測し、この推測された消費熱量と貯湯タンク7の最下方に設けられた貯湯温度センサ(図示せず)で検出される貯湯温度とから所定温度範囲(例えば65℃〜90℃の範囲)内の任意の沸き上げ温度を設定し、翌朝の特定の時間帯に推測した熱量が沸き上がるように時間を逆算してヒーポンユニット2による沸き上げを開始させるものである。
【0018】
次に、ヒーポンユニット2は圧縮機17、凝縮器としての冷媒−水熱交換器18、減圧器としての電子膨張弁19および蒸発器20を順に接続して構成されるヒートポンプ回路21と、貯湯タンク7の湯水を加熱循環回路14を介して冷媒−水熱交換器18へ送り、加熱された高温の湯を貯湯タンク7へ戻すための加熱循環ポンプ22とを備えているものである。なお、ここで前記ヒートポンプ回路21は冷媒に二酸化炭素を用いて、冷媒−水熱交換器18側にて超臨界状態とされ、水を90℃程度の高い温度まで加熱することが可能なものである。
【0019】
23はこのヒーポンユニット2の制御を行うマイクロコンピュータを有した加熱制御部で、沸き上げ制御部15からの指示により冷媒−水熱交換器18の出口側の加熱循環回路14に設けた加熱温度センサ24で検出する湯の温度が所定温度範囲内の任意の温度になるように加熱循環ポンプ22の回転数、圧縮機17の駆動周波数、または電子膨張弁19の開度のいずれかが適宜調節するものである。なお、この加熱制御部23は沸き上げ制御部15と有線にて通信可能に接続されており、沸き上げ制御部15から指示された沸き上げ温度に沸き上げ、貯湯温度センサにて必要熱量分沸き上げが完了したことを検出すると沸き上げ制御部15が沸き上げ動作の停止を加熱制御部23に指示して沸き上げ動作を終了するものである。
【0020】
そして、給湯栓3が開かれると、貯湯タンク7の下部にに市水が流入して上部の高温の温水が出湯管6へ押し出されることで給湯される。そして給湯運転により高温の湯と冷水が入れ替わり、貯湯温度センサの検出する温度が低下して貯湯タンク7の貯湯熱量が所定量以下になると、ヒートポンプ回路21および加熱循環ポンプ22を駆動して再度沸き上げを行うようにしている。
【0021】
25は貯湯タンク7の外周面に巻回された金属製の第1パイプで、温水暖房端末器4が接続した暖房循環回路26が接続して二次側暖房循環回路27を構成するものであり、この第1パイプ25には貯湯タンク7上部と下部に接続し一次側暖房循環回路28を構成する金属製の第2パイプ29が上下方向に並設して備えられており、更にこの二次側暖房循環回路27には二次ポンプ30及び、暖房循環回路26を循環する熱媒体の温度を検出する二次温水温度センサ31及び、熱媒体の熱膨張を吸収する膨張タンク32とが備えられている。又一次側暖房循環回路28には一次ポンプ33が備えられている。
更に第1パイプ25及び第2パイプ29を巻回した貯湯タンク7外周は、耐熱性発砲ポリスチレンから成る保温断熱材34の成形品で保温断熱されており、この部分からの放熱は防止される。
【0022】
35は前記沸き上げ制御部15を暖房沸き上げモードに設定する暖房沸き上げモード設定部で、暖房運転指示手段36からの入力により暖房循環回路26が使用されると暖房沸き上げモードに設定し、暖房沸き上げモードに設定された沸き上げ制御部15は深夜時間帯になると過去数日分の消費熱量の最大値から翌日に使用される消費熱量を推測し、所定温度範囲(例えば65℃〜90℃の範囲)内の最高温度(例えば90℃)に沸き上げ温度を設定して翌朝の特定の時間帯に推測した熱量が沸き上がるように時間を逆算して加熱ユニット2による沸き上げを行わせるようにするもので、暖房循環回路26の不使用がある一定期間(例えば一週間)継続すると暖房沸き上げモードを解除するようにしたものである。
【0023】
このように、暖房沸き上げモードに設定されている状態では、沸き上げ制御部15で推測された翌日の消費熱量の大小に関わらず、所定温度範囲内の最高温度で沸き上げ動作が行われるため、暖房用の熱源となる一次側暖房循環回路28の湯の温度が高くなるため二次側暖房循環回路27への熱交換効率が向上し、暖房能力も向上させることができると共に、貯湯タンク7の容量を最大限まで有効利用して貯湯熱量も多く確保することができるので、貯湯熱を暖房に使用しても給湯での湯切れを生じにくくすることができる貯湯式給湯暖房装置を提供できるものである。
【0024】
また、暖房沸き上げモードが解除されれば、適切な沸き上げ温度が設定されるので、無駄な放熱をさせてしまうことがない。具体的には、消費熱量と給水温度に基づいて所定温度範囲内の任意の温度に設定され、傾向として消費熱量が多いときには沸き上げ温度が高く設定され、逆に少ないときには沸き上げ温度が低く設定され、貯湯タンク7の容量を最大限に利用することが可能で、また、給水温度が低いときには沸き上げ温度が高く設定され、逆に高いときには沸き上げ温度は低く設定されることで、給水温度が高くなると高温沸き上げの効率が低下してしまうヒートポンプ回路の性質を考慮した効率の良い沸き上げ動作を行って節電することが可能となる。
【0025】
次にこの発明の一実施形態の作動について説明する。
今深夜電力を利用してヒーポンユニット2で加熱された高温水が貯湯タンク7に貯湯された状態で、給湯栓3を開栓すれば、給水圧で貯湯タンク7内の給湯水が押し出され、ミキシング弁10で給水管5からの冷水とミキシングされて設定の給湯水として供給されものであり、そしてこの給湯で減少した分だけ給水管5から給水され給湯が行われるものである。
【0026】
次に暖房運転では、暖房循環回路27の二次ポンプ30が駆動して熱媒体を循環させ、第1パイプ25で貯湯タンク7外周を流通することで、該貯湯タンク7内の高温の給湯水と熱交換するものであり、更に一次ポンプ33の駆動によって貯湯タンク7内上部の高温水が、第1パイプ25と上下方向に並設している第2パイプ29内を流通して、この給湯水でも加熱されて熱交換して、熱媒体は高温状態となって温水暖房端末器4に流通し、ここで暖房用に放熱して良好な暖房が行われるものであり、又暖房用の放熱で温度低下した熱媒体は再び第1パイプ25に流通して、順次この循環を繰り返すものである。
更に貯湯タンク7内の給湯水温度が低下すれば、昼間でもヒーポンユニット2が駆動して給湯水の加熱を行い、暖房運転の継続を図るものである。
【0027】
従って、第1パイプ25内を流通する熱媒体は、貯湯タンク7を介して内方に貯湯されている高温の給湯水で間接加熱で保温及び、上下方向に並設している第2パイプ29を流通する貯湯タンク7内の給湯水によって直接加熱されるので、短時間に確実に加熱されるものであり、又給湯使用で貯湯タンク7内の第1パイプ25の巻回部分まで給水が達したとしても、第2パイプ29内を流通する給湯水のみでも良好に熱媒体の加熱が出来、暖房使用が出来なくなるようなこともなく、常に安心して使用出来るものであり、更に貯湯タンク7外周面を利用して暖房用の熱交換部としたので、暖房専用の熱交換器が不要で設置場所もいらず省スペースで済み、しかも貯湯タンク7は外周に第1パイプ25及び第2パイプ29を巻回しているので、これが補強となって負圧対応に強く変形を防止出来るものであり、又外周は保温断熱材34で覆われているので貯湯タンク7と共に第1パイプ25及び第2パイプ29を良好に保温断熱され、温度降下を長時間防止出来るものである。
【0028】
次に図4に示す他の実施形態を説明するが、前記の実施形態と同一部分には同一符号を付し、相違点のみ説明する。
第1パイプ25には暖房回路ではなく、浴槽37と接続した風呂循環回路38が連通し、この風呂循環回路38には風呂温度センサ39及び風呂循環ポンプ40が備えられており、41は風呂リモコン、42は風呂沸き上げモード設定部である。
【0029】
この風呂の沸き上げ或いは保温運転は、前記した暖房運転と同様であり、ただ第1パイプ25で貯湯タンク7内の給湯水と第2パイプ29内を直接流通する給湯水とで加熱されるものが、浴槽水である点が相違するのみであり、風呂は良好に沸き上げ或いは保温されるものである。
【0030】
次に図5に示す他の実施形態を説明すれば、暖房用或いは浴室乾燥用の熱媒体が循環する第1パイプ25と、貯湯タンク7内の高温水が循環する第2パイプ29とが上下に並設して巻回し互いにロー付けして一体に形成された熱交換部43を、貯湯タンク7の上部に設置し外周を保温断熱材34で覆って外装体44に収納するようにしたものであり、熱交換部43が貯湯タンク7の外周から上部に移動しただけで、他の構成は図1及び図2と同様のものである。
【0031】
この作動は、第1パイプ25内を流通する熱媒体と第2パイプ29内を流通する貯湯タンク7内の高温水とが熱交換し、高温となった熱媒体が暖房用や浴室乾燥用の熱源となって暖房や浴室乾燥を行うものである。
熱交換部43は貯湯タンク7の上部に備えられているので、高さは少し高くなるが全体としてコンパクトにおさめることが出来るものであり、更に外周は貯湯タンク7と共に保温断熱材34で覆われており、該貯湯タンク7からの熱及び保温断熱材34の保温断熱効果で保温断熱されて、温度降下が防止され長期に渡って良好な熱交換効率を得ることが出来るものである。
【0032】
尚、ここでは熱交換部43を貯湯タンク7の上部に備えたが、貯湯タンク7の下部に備えても同様の効果を得るものであり、又熱交換部43を風呂の沸き上げや保温用に使用するようにしても良いことは勿論である。
【0033】
次に図6に示す他の実施形態を説明すれば、貯湯タンク7外周面に上下方向に並設して巻回された第1パイプ25と第2パイプ29とを、ロー付け45して一体のペアチューブ46としたもので、製造容易であり熱交換も確実に行われるものであり、熱交換部43としても良い。
【0034】
次に図7に示す他の実施例を説明すれば、貯湯タンク7外周面に左右方向に並設して第1パイプ25及び第2パイプ29を巻回し、更に第1パイプ25を内側として、該第1パイプ25を貯湯タンク7と第2パイプ29でサンドイッチ状に挟み込んだもので、これによって熱交換効率が向上して良好に加熱されると共に、巻回スペースが少なくで済むので高温水が貯湯される貯湯タンク7上部のみに備えられることとなり、更に熱交換が良好に行われるものであり、熱交換部43としても良い。
【0035】
次に図8に示す他の実施例を説明すれば、貯湯タンク7外周面には内管を第2パイプ29とし、外管を第1パイプ25とした二重管が巻回されているもので、これによっても、第1パイプ25は貯湯タンク7と第2パイプ29とでサンドイッチ状に加熱され熱交換効率が向上すると共に、省スペースで済みコンパクトに構成出来るものであり、熱交換部43としても良い。
【0036】
尚、この発明は上記の実施形態のようなヒートポンプ式ではなく、貯湯タンク7内に電熱ヒータを配置した一般に電気温水器と呼称される構成としても良いものである。
【0037】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、第1パイプは貯湯タンクに密接し、第2パイプとも接しているので、第1パイプ内を流通する熱媒体は、第2パイプ内を流通する給湯水と熱交換して、良好に昇温されるものであり、更に貯湯タンク内の給湯水によって保温されて温度降下が防止され、しかも外周は保温断熱材で覆われ貯湯タンクと共に保温され更に温度降下が防止されるものであり、暖房用或いは乾燥用の熱交換器を省スペースでありながら効率良く備えることが出来るものであり、又給湯等で貯湯タンク内の給湯水が減少したとしても、第2パイプには常に高温の給湯水が供給されて熱交換が行われることで速暖効果があり、、常時良好な暖房或いは浴室乾燥が得られるものである。
【0038】
又請求項2では、第1パイプは貯湯タンクに密接し、第2パイプとも接しているので、第1パイプ内を流通する熱媒体は、第2パイプ内を流通する給湯水と熱交換して、良好に昇温されるものであり、更に貯湯タンク内の給湯水によって保温されて温度降下が防止され、しかも外周は保温断熱材で覆われ貯湯タンクと共に保温され更に温度降下が防止されるものであり、風呂用の熱交換器を省スペースでありながら効率良く備えることが出来るものであり、又給湯等で貯湯タンク内の給湯水が減少したとしても、第2パイプには常に高温の給湯水が供給されて熱交換が行われることで、常時良好な風呂の沸き上げ及び保温が得られるものである。
【0039】
又請求項3では、熱交換部が場所をとらず省スペースで設置出来ると共に、貯湯タンク内の湯水の熱で熱交換部が保温されて温度降下が防止されるものであり、更に貯湯タンクと共に保温断熱材で覆われることで、保温断熱効果で更に温度降下が防止され、又熱交換部専用の保温断熱材が不用で点数が少なくて済み安価である。
【0040】
又請求項4では、前記第1パイプと第2パイプを上下方向に並設したので、場所をとらないと共に熱交換も確実に行われるものであり、更に請求項5のように、ぺアチューブで構成すれば、製造が容易で安価に提供出来るものである。
【0041】
又請求項6では、前記第1パイプと第2パイプは、左右方向に並設され貯湯タンクと第2パイプでサンドイッチしたので、第1パイプは左右から挟まれて良好に加熱されて熱交換効率が向上するものであり、又スペースも少なくて済みコンパクトに構成されるものである。更に請求項7のように、二重管で構成し内方を第2パイプとすれば、第1パイプは内外から加熱されてこれも又熱交換効率が向上するものであり、しかも更に省スペースでコンパクトに成るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態を付した貯湯式給湯装置の概略構成図。
【図2】同保温断熱材で覆った状態の要部断面図。
【図3】同要部断面図。
【図4】この発明の他の一実施形態を示す概略構成図。
【図5】この発明の他の一実施形態を示す保温断熱材で覆った状態の要部断面図。
【図6】第1パイプと第2パイプをペアチューブとした他の実施例の要部断面図。
【図7】第1パイプと第2パイプを左右方向に並設した他の実施例の要部断面図。
【図8】第1パイプと第2パイプを二重管とした他の実施例の要部断面図。
【符号の説明】
2 ヒーポンユニット(加熱手段)
4 温水暖房端末器
7 貯湯タンク
25 第1パイプ
29 第2パイプ
34 保温断熱材
43 熱交換部
46 ペアチューブ
Claims (7)
- 給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段とを備え、更に貯湯タンクの外周面には暖房用或いは乾燥用の熱媒体が循環する第1パイプを接触させて巻回すると共に、この第1パイプには貯湯タンク内の湯水が循環する第2パイプを沿わせ外周を保温断熱材で覆った事を特徴とする貯湯式給湯装置。
- 給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段とを備え、更に貯湯タンクの外周面には浴槽水が循環する第1パイプを接触させて巻回すると共に、この第1パイプには貯湯タンク内の湯水が循環する第2パイプを沿わせ外周を保温断熱材で覆った事を特徴とする貯湯式給湯装置。
- 給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段とを備え、更に貯湯タンクの上部或いは下部には暖房用或いは乾燥用の熱媒体或いは浴槽水が循環する第1パイプと、貯湯タンク内の湯水が循環する第2パイプとを並設して巻回した熱交換部を備え、その外周を保温断熱材で覆った事を特徴とする貯湯式給湯装置。
- 前記第1パイプと第2パイプは、上下方向に並設した事を特徴とする請求項1〜3記載の貯湯式給湯装置。
- 前記第1パイプと第2パイプは、ペアチューブで構成した事を特徴とする請求項1〜3記載の貯湯式給湯装置。
- 前記第1パイプと第2パイプは、左右方向に並設され貯湯タンクと第2パイプでサンドイッチした事を特徴とする請求項1〜3記載の貯湯式給湯装置。
- 前記第1パイプと第2パイプは、二重管で構成され内方を第2パイプとした事を特徴とする請求項1〜3記載の貯湯式給湯装置。
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