JP2004286261A

JP2004286261A - 給湯装置

Info

Publication number: JP2004286261A
Application number: JP2003076537A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Tanaka; 勝也田中
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】少なくとも２つ以上の水抜き手段を最適な部位に配設させることで、良好なる水抜き性を有する給湯装置を実現する。
【解決手段】ヒートポンプユニット１には、貯湯タンク２内の給湯用水を給湯用熱交換器８に流入する給水側接続口５ａと給湯用熱交換器８により加熱した給湯用水を流出する吐水側接続口５ｂとが配設され、かつ給水側接続口５ａおよび吐水側接続口５ｂに循環水通路３内の給湯用水を水抜きする水抜き栓６ａ、６ｂが高低差を有するように配設される。これにより、良好なる水抜き性を有する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯湯タンクと貯湯タンク内の給湯用水を加熱する給湯手段とを備える給湯装置に関するものであり、特に、給湯手段に流入する給湯用水の排水に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、給湯用水を貯える貯湯タンクと別体に給湯手段とを設置して、貯湯タンクと給湯手段とを循環水回路で接続し、貯湯タンクの給湯用水を取り入れて加熱手段で加熱して貯湯タンクに戻すように構成したこの種の給湯装置においては、通常の沸き上げ運転時以外の時、例えば、非通電時の時は、循環水回路内の給湯用水の氷点が０℃であるため外気温度が０℃を下回ると給湯用水が凍結してしまうため、長期間留守するときなどの場合においては、貯湯タンク、循環水回路および給湯手段内の給湯用水の排水が容易にできる構造を必要としている。
【０００３】
そこで、貯湯タンク、循環水回路および給湯手段のそれぞれの最も低い部位に水抜き栓などの水抜き手段を設けているのが一般的である。そして、長期間留守をするときに、水抜き手段を開放して給湯用水を排水している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、給湯手段内における循環水回路および加熱手段の配置、貯湯タンクと給湯手段とを接続する循環水回路の配置などにより、良好な水抜き性を得るためには複数個の水抜き手段が必要となる場合がある。このような場合では水抜き操作が煩わしい問題がある。また、複数個の水抜き手段を設けると部品点数が増えるとともに部品コストが高くなる問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであって、少なくとも２つ以上の水抜き手段を最適な部位に配設させることで、良好なる水抜き性を有する給湯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】
上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項４に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、内部に給湯用水を貯える貯湯タンク（２）と、この貯湯タンク（２）内の給湯用水を加熱する加熱手段（８）を有した給湯手段（１）と、貯湯タンク（２）の給湯用水を貯湯タンク（２）の下方部から取り入れ加熱手段（８）を通って貯湯タンク（２）の上方部へ循環する循環水通路（３）とを備える給湯装置において、
給湯手段（１）には、貯湯タンク（２）内の給湯用水を加熱手段（８）に流入する流入口（５ａ）と加熱手段（８）により加熱した給湯用水を流出する流出口（５ｂ）とが配設され、かつ流入口（５ａ）および流出口（５ｂ）に循環水通路（３）内の給湯用水を水抜きする水抜き手段（６ａ、６ｂ）が高低差を有するように配設されることを特徴としている。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、流入口（５ａ）および流出口（５ｂ）に水抜き手段（６ａ、６ｂ）が高低差を有するように配設されることにより、少なくとも２つの水抜き手段（６ａ、６ｂ）が高低差を有して設けたことで、一方の低い部位に配設された水抜き手段（６ａ、６ｂ）から容易に循環水回路（３）内の給湯用水が排水できる。しかも、上方の部位に配設された水抜き手段（６ａ、６ｂ）から上記高低差分の水頭圧が印加されるため確実に排水が行なえるので良好なる水抜き性が得られる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、水抜き手段（６ａ、６ｂ）のいずれか一方は、加熱手段（８）よりも下方に配設されることを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、加熱手段（８）内の給湯用水が確実に水抜きができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、水抜き手段（６ａ、６ｂ）のいずれか一方は、循環水通路（３）の最下部に配設されることを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、循環水通路（３）内の給湯用水が確実に水抜きができるとともに、給湯手段（１）および貯湯タンク（２）内の給湯用水が確実に水抜きができる。
【００１２】
また、少なくとも二つの水抜き手段（６ａ、６ｂ）により上述した水抜きができるため部品点数が少なく、かつ部品コストも安くすることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、加熱手段（８）は、圧縮された高圧冷媒と給湯用水を熱交換する給湯用熱交換器（８）であって、給湯手段（１）は、ヒートポンプサイクルからなるヒートポンプユニット（１）であることを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、ヒートポンプユニット（１）では、加熱する給湯用水を貯湯タンク（２）の下方部から取り入れることにより、給水温度の低い給湯水を加熱するため運転効率の高い沸き上げ運転ができる。
【００１５】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を適用した第１実施形態の給湯装置を図１および図２に基づいて説明する。図１は給湯装置の全体構成を示す模式図、図２は給湯手段であるヒートポンプユニット１内の循環水回路３の配設形態を示す模式図である。まず、図１に示すように、本発明の給湯装置は、給湯手段であるヒートポンプユニット１、給湯用水を貯える貯湯タンク２、およびヒートポンプユニット１と貯湯タンク２とを接続する循環水回路３などから構成している。
【００１７】
ヒートポンプユニット１は、圧縮機７、加熱手段である給湯用熱交換器８、膨張弁９、室外熱交換器１０およびアキュームレータ１１を順次冷媒配管１２により接続して構成され、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素ＣＯ_２を使用している。
【００１８】
圧縮機７は、内蔵する電動モータ（図示せず）によって駆動され、アキュームレータ１１より吸引した冷媒を一般的使用条件において臨界圧力以上まで圧縮して吐出する。そして、給湯用熱交換器８は、圧縮機７より吐出された高圧のガス冷媒と給湯用水とを熱交換するもので、冷媒が流れる冷媒通路８ａと、給湯用水が流れる給湯用水通路８ｂとを有し、冷媒の流れ方向と給湯用水の流れ方向とが対向するように構成されている。なお、冷媒通路８ａに流入する冷媒（ＣＯ_２）は圧縮機７で臨界圧力以上に加圧されているので、給湯用熱交換器８で放熱しても凝縮することはない。
【００１９】
膨張弁９は、給湯用熱交換器８から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧する減圧装置で図示しない制御装置によって弁開度が電気的に制御される。室外熱交換器１０は、膨張弁９で減圧された冷媒を送風機１０ａによって送風される外気との熱交換によって蒸発させる。
【００２０】
アキュームレータ１１は、室外熱交換器１０で蒸発した冷媒を気液分離して液冷媒を貯留し、気相冷媒のみ圧縮機７に吸引させ、サイクル中の余剰冷媒を蓄えておくものである。ところで、以上の構成によるヒートポンプユニット１は、超臨界ヒートポンプであって、この超臨界ヒートポンプとは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルを言い、冷媒として、上述の二酸化炭素ＣＯ_２の他にエチレン、エタン、酸化窒素などを使用しても良い。因みに、この超臨界ヒートポンプによれば、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（例えば、８５℃〜９０℃程度）の給湯水を沸き上げることができる。
【００２１】
次に、貯湯タンク２は、耐食性に優れた金属製（例えば、ステンレス製）からなり、縦長形状に形成され、外周部に図示しない断熱材が配置されており高温の給湯用水を長時間に渡って保温することができるようになっている。また、その底面には導入口１３ａが設けられ、この導入口１３ａには貯湯タンク２内に水道水を導入する給水配管１３が接続されている。なお、この給水配管１３の上流には図示しない減圧逆止弁および開閉弁を介して上水に接続されて、所定圧の水道水を導入するようになっている。
【００２２】
一方、貯湯タンク２の最上部には導出口１４ａが設けられ、導出口１４ａには貯湯タンク２内の給湯用水を導出するための給湯配管１４が接続されている。また、給湯配管１４の経路途中には、図示しない逃がし弁を配設した排出配管が接続されており、貯湯タンク２内の圧力が所定圧以上に上昇した場合には、貯湯タンク２内の湯を外部に排出して、貯湯タンク２等にダメージを与えないようになっている。
【００２３】
さらに、給湯配管１４の経路途中には、図示しない湯水混合手段が接続されており、貯湯タンク２内の高温の給湯用水と水道水とを混合させて所定温度の給湯水が得られるようにしている。また、貯湯タンク２の下部には、貯湯タンク２内の水を吸入するための吸入口２ａが設けられ、貯湯タンク２の上部には、貯湯タンク２内に湯を吐出する吐出口２ｂが設けられている。
【００２４】
次に、循環水回路３は、給湯用熱交換器８の給湯用水通路８ｂに接続される冷水管３ａと温水管３ｂとウォータポンプ４とから構成されている。冷水管３ａは上流端が貯湯タンク２の下方部（吸入口２ａ）に接続され、温水管３ｂは下流端が貯湯タンク２の上方部（吐出口２ｂ）に接続されている。
【００２５】
一方、冷水管３ａの下流側には流入口である給水側接続口５ａが設けられ、温水管３ａの下流側には流出口である吐水側接続口５ｂが設けられている。給水側接続口５ａは、貯湯タンク２の底部に溜まっている低温の給湯用水を取り入れて給湯用水通路８ｂに流入するための接続口であり、吐水側接続口５ｂは、給湯用熱交換器８により加熱された給湯用水を貯湯タンク２に流出するための接続口である。なお、本実施形態では、給水側接続口５ａおよび吐水側接続口５ｂの接続端を下側に形成して、この接続端に冷水管３ａおよび温水管３ｂに接続するように構成してあるが、これに限らず、接続端を横向きに形成しても良い。
【００２６】
ここで、本発明の要部である給水側接続口５ａおよび吐水側接続口５ｂには、循環水回路３内の給湯用水を排水するための水抜き手段である水抜き栓６ａ、６ｂが設けられている。この水抜き栓６ａ、６ｂは、循環水回路３内への給水時の空気抜きや長期間留守をするときの水抜き操作するとき開閉弁であって、本実施形態では、少なくともこの二つの水抜き栓６ａ、６ｂを開放することで、ヒートポンプユニット１内および循環水回路３内の給水時の空気抜きと、給湯用水の排水とが可能となるように構成している。
【００２７】
具体的には、図２に示すように、給水側接続口５ａおよび吐水側接続口５ｂは、ヒートポンプユニット１の側面外部に配設するとともに、一方の給水側接続口５ａ側が給湯用熱交換器８よりも下方の部位に配設し、互いの水抜き栓６ａ、６ｂが図中に示す高低差Ｘを有する上方の部位に他方の吐水側接続口５ｂ側が配設されている。
【００２８】
従って、給水側接続口５ａ側の水抜き栓６ａおよび吐水側接続口５ｂ側の水抜き栓６ｂを開放することにより、ヒートポンプユニット１内および循環水回路３内の給湯用水の排水ができる。なお、給水側接続口５ａ側の水抜き栓６ａを貯湯タンク２の下方部（吸入口２ａ）よりも下方の部位に配設することにより、貯湯タンク２内の給湯用水も容易に排水ができる。また、吐水側接続口５ｂ側の水抜き栓６ｂが大気に開放されることにより下方の水抜き栓６ａからの水抜き性が良好となる。
【００２９】
また、ウォータポンプ４は、本実施形態では給湯用熱交換器８と給水側接続口５ａとの間に設置され、通電して回転することにより、貯湯タンク２内の給湯用水を循環水回路３に流通させる。なお、給湯用水の流通方向は図１に矢印で示すように、貯湯タンク２内の下方部２ａ→冷水管３ａ→給湯用熱交換器８の給湯用水通路８ｂ→温水管３ｂ→貯湯タンク２内の上方部２ｂへと流れる。
【００３０】
なお、圧縮機７（電動モータ）、送風機１０ａおよびウォータポンプ４は図示しない制御装置により制御される。そして、制御装置（図示しない）は、これらの機器を制御して貯湯タンク２内の給湯用水を所定の温度範囲（例えば６０〜９０℃）になるように沸き上げ運転が行なわれる。この沸き上げ運転は、貯湯タンク２の外壁面に設けられた図示しない複数の水位サーミスタの温度情報により貯湯量を検出し、所定の貯湯量以下となったときに沸き上げ運転を行なうように構成されている。
【００３１】
次に、以上の構成による給湯装置の作動について説明する。まず、通常の沸き上げ運転においては、ウォータポンプ４が作動することにより、貯湯タンク２内の給湯用水が給湯用熱交換器８の給湯用水通路８ｂに流通される。そして、圧縮機７が外部より図示しない電源供給を受けて駆動してアキュ−ムレータ１１より吸入した冷媒を圧縮する。圧縮された高温高圧の冷媒が給湯用熱交換器８の冷媒通路８ａに流入し、ここで給湯用水通路８ｂに流通する給湯用水と熱交換が行なわれる。すなわち、高温高圧のガス冷媒の凝縮熱を給湯用水側に伝熱させて高温（例えば９０℃）の給湯用水に沸き上げる。
【００３２】
そして、給湯用熱交換器８によって給湯用水側に放熱された冷媒は膨張弁９により減圧されて低温低圧状態となる。そして、減圧された冷媒は室外熱交換器１０に流入し、ここで外気と熱交換を行なう。つまり、送風機１０ａを作動させることにより、外気を室外熱交換器１０へ送風させ外気から熱を吸収することによって霧状に膨張された冷媒をガス化するものである。
【００３３】
そして、室外熱交換器１０でガス化された冷媒はアキュ−ムレータ１１に一旦貯蔵され、ここで気液に分離されガス冷媒を圧縮機７へ供給し、再び圧縮機７によって高温高圧へ圧縮される。これにより、貯湯タンク２内の給湯用水が所定の温度に沸き上げられる。
【００３４】
ところが、通常の沸き上げ運転時以外の時、例えば、給湯装置が非通電時の時は、循環水回路３内の給湯用水の氷点が０℃であるため外気温度が０℃を下回ると給湯用水が凍結してしまうため、冬季に長期間留守する場合においては、給湯用水の凍結防止のため、循環水回路３内の給湯用水の排水操作を行なうようにしている。
【００３５】
この排水操作は、給水配管１３の上流側の図示しない開閉弁を閉じた後、給水側接続口５ａ側の水抜き栓６ａを開放させ、さらに、吐水側接続口５ｂ側の水抜き栓６ｂ開放させることで循環水回路３内の給湯用水が外部に排水される。このとき、上方の部位にある水抜き栓６ａは、排水の当初にはこの部位からも排水されるがしばらく経過後には高低差Ｘの高さ分の水頭圧が給水側接続口５ａ側の水抜き栓６ａに掛ることで循環水回路３内の給湯用水が確実に排水できる。
【００３６】
以上の第１実施形態の給湯装置によれば、給水側接続口５ａおよび吐水側接続口５ｂに水抜き栓６ａ、６ｂが高低差Ｘを有するように配設されることにより、少なくとも２つの水抜き栓６ａ、６ｂが高低差Ｘを有して設けたことで、一方の低い部位に配設された水抜き栓６ａから容易に循環水回路３内の給湯用水が排水できる。しかも、上方の部位に配設された水抜き栓６ｂから上記、高低差Ｘの高さ分の水頭圧が印加されるため確実に排水が行なえるので良好なる水抜き性が得られる。
【００３７】
また、給水側接続口５ａ側の水抜き栓６ａが給湯用熱交換器８および貯湯タンク２の下方部２ａよりも下方に配設したことにより、循環水回路３および貯湯タンク２内の給湯用水が確実に排水できる。
【００３８】
ヒートポンプユニット１では、給湯用熱交換器により加熱する給湯用水を貯湯タンク２の下方部２ａから取り入れることにより、給水温度の低い給湯水を加熱するため運転効率の高い沸き上げ運転ができる。
【００３９】
（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、ウォータポンプ４を給湯用熱交換器８と給水側接続口５ａとの間に設置したが、給湯用熱交換器８と吐水側接続口５ｂとの間に設置しても良い。また、ヒートポンプユニット１の外部に設置しても良い。具体的には、図３および図４に示すように、冷水管３ａの上流側にウォータポンプ４を設置させることで、給水側接続口５ａをヒートポンプユニット１の最下方の部位に配設することができる。従って、第１実施形態よりも高低差Ｘが大きく確保できる。
【００４０】
以上の構成によれば、高低差Ｘを大きくすることにより、第１実施形態よりも高低差Ｘ分の水頭圧を大きくすることができるため水抜き性がより良好となる。
【００４１】
（他の実施形態）
以上の実施形態では、流出口である吐水側接続口５ｂを給湯用熱交換器８の上方端よりも下方に配設したが、これに限らず、給湯用熱交換器８の上方端とほぼ同等の高さの部位に吐水側接続口５ｂを配設しても良い。図５に示すように、吐水側接続口５ｂを上方に配設することにより、第２実施形態よりも、さらに、高低差Ｘを確保できる。これにより、第２実施形態よりも高低差Ｘ分の水頭圧を大きくすることができるため水抜き性がより良好となる。
【００４２】
また、給湯用熱交換器８の上方端とほぼ同等の高さの部位に吐水側接続口５ｂを配設することにより、排水操作後の循環水回路３内への給水時に、吐水側接続口５ｂ側の水抜き栓６ｂを開放させると給湯用熱交換器８内の空気抜きが以上の実施形態よりも容易に行なえるため給水操作が短時間にかつ確実に行なえることができる。
【００４３】
また、以上の実施形態では、下方に給水側接続口５ａを配設し、上方に吐水側接続口５ｂを配設したが、これに限らず、上方に給水側接続口５ａを配設し、下方に吐水側接続口５ｂを配設しても良い。
【００４４】
また、以上の実施形態では、本発明を圧縮機７、給湯用熱交換器８、膨張弁９、室外熱交換器１０およびアキュームレータ１１のヒートポンプサイクルを構成する冷媒機能部品からなる超臨界ヒートポンプからなるヒートポンプユニット１に適用したが、これに限らず、一般のヒートポンプサイクルを構成する給湯手段に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるヒートポンプユニット１内の循環水回路３の配設形態を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態における給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図４】本発明の第２実施形態におけるヒートポンプユニット１内の循環水回路３の配設形態を示す模式図である。
【図５】他の実施形態におけるヒートポンプユニット１内の循環水回路３の配設形態を示す模式図である。
【符号の説明】
１…ヒートポンプユニット（給湯手段）
２…貯湯タンク
３…循環水回路
５ａ…給水側接続口（流入口）
５ｂ…吐水側接続口（流出口）
６ａ、６ｂ…水抜き栓（水抜き手段）
８…給湯用熱交換器（加熱手段）

Claims

内部に給湯用水を貯える貯湯タンク（２）と、
前記貯湯タンク（２）内の給湯用水を加熱する加熱手段（８）を有した給湯手段（１）と、
前記貯湯タンク（２）の給湯用水を前記貯湯タンク（２）の下方部から取り入れ前記加熱手段（８）を通って前記貯湯タンク（２）の上方部へ循環する循環水通路（３）とを備える給湯装置において、
前記給湯手段（１）には、前記貯湯タンク（２）内の給湯用水を前記加熱手段（８）に流入する流入口（５ａ）と前記加熱手段（８）により加熱した給湯用水を流出する流出口（５ｂ）とが配設され、かつ前記流入口（５ａ）および前記流出口（５ｂ）に前記循環水通路（３）内の給湯用水を水抜きする水抜き手段（６ａ、６ｂ）が高低差を有するように配設されることを特徴とする給湯装置。
前記水抜き手段（６ａ、６ｂ）のいずれか一方は、前記加熱手段（８）よりも下方に配設されることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
前記水抜き手段（６ａ、６ｂ）のいずれか一方は、前記循環水通路（３）の最下部に配設されることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
前記加熱手段（８）は、圧縮された高圧冷媒と給湯用水を熱交換する給湯用熱交換器（８）であって、前記給湯手段（１）は、ヒートポンプサイクルからなるヒートポンプユニット（１）であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の給湯装置。