JP2005156008A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 取り付けおよび交換やメンテナンスの容易なガイドプレート１４を持つ貯湯式給湯装置を提供する。
【解決手段】 給水管１３に添って長手方向に形成され、給水孔１３ａから流出される水の流れ方向を下方側へと向けるガイドプレート１４を、給水管１３に取り付けている。
これによれば、外部で給水管１３にガイドプレート１４を取り付けたうえ、貯湯タンク１０内へ一体にして組み込むだけのいたって簡単な取り付け構造となるうえ、交換やメンテナンスも容易なガイドプレート１４を持つ貯湯式給湯装置とすることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、横長筒状の貯湯タンクに供給した冷水を、外部加熱手段で沸かした後再び貯湯タンクに戻して貯湯し、必要に応じて出湯する貯湯式給湯装置に関するものであり、特に、貯湯タンク内へ給湯用水を供給するときの給水構造に関するものである。

従来の貯湯式給湯装置においては、沸かした湯と供給する水とが混合するのを防ぐため、一般に縦長の貯湯タンクが採用されていた。しかし近年、狭小敷地への設置対応や住宅外観の見栄え向上を狙いとして、貯湯タンクを横長として屋内の床下などの隠蔽部に設置するタイプの貯湯式給湯装置が考えられている。

特許文献１に示す横置き型給湯器は、貯湯タンクの底部に長手方向に配設されると共に、下方に向かって形成された複数の給水孔を備えた給水管によって水が供給される横長筒状の貯湯タンクとしており、そのうえ貯湯タンクには、ほぼ給水管の配設高さで長手方向に延び、水の流動を阻止する邪魔板を、少なくとも一方の筒壁面に設けた給湯器としている。

貯湯タンクの底部に配設された給水管と、ほぼ同じ配設高さで筒壁面に邪魔板が設けられているので、筒壁面に沿って上方へ流れていく水の流れは邪魔板によって防止され、流速がさらに弱められて邪魔板に沿って貯湯タンクの中央に向かって戻され、底部に滞留して上部に蓄積された湯との混合が防止されて、出湯量の増加に伴う給水量の増加や給水速度の加速があっても出湯温度の急速な低下を防ぐ給湯器となっている。
特開２０００２−２８６２９１号公報

しかしながら、上記特許文献１に示す従来技術は、貯湯タンクの筒壁内面の長手方向に渡って邪魔板を接合する構造のため、筒状部材の両端部に球面状の鏡板部材を接合してタンク本体を形成する製造工程においては、いたって難しい接合作業と成ってしまうという問題点がある。また、貯湯タンクの筒壁内面に接合した邪魔板は、長期間使用して腐食などが進行したとしても容易に交換やメンテナンスができないという問題点もある。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、取り付けおよび交換やメンテナンスの容易な整流板構造を持つ貯湯式給湯装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項５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、横長筒状を呈し、その長手方向を略水平に設置した貯湯タンク（１０）と、貯湯タンク（１０）の底部から流出させた水を加熱した後、貯湯タンク（１０）の上部に流入させる外部加熱手段（２０）と、貯湯タンク（１０）内下方部の長手方向に配設され、外面に形成された複数の給水孔（１３ａ）から水を供給する給水管（１３）とを備えた貯湯式給湯装置において、
給水管（１３）に添って長手方向に形成され、給水孔（１３ａ）から流出される水の流れ方向を下方側へと向ける整流部材（１４）を、給水管（１３）に取り付けたことを特徴としている。

この請求項１に記載の発明によれば、外部で給水管（１３）に整流部材（１４）を取り付けたうえ、貯湯タンク（１０）内へ一体にして組み込むだけのいたって簡単な取り付け構造となるうえ、交換やメンテナンスも容易な整流部材（１４）を持つ貯湯式給湯装置とすることができる。

また、請求項２に記載の発明では、整流部材（１４）の開放端部（１４ａ）を、貯湯タンク（１０）の底側に向けて形成したことを特徴としている。この請求項２に記載の発明によれば、貯湯タンク（１０）内へ流入する水の流れは、整流部材（１４）によって拡がりが防止されるうえ流速が弱められ、整流部材（１４）に沿って貯湯タンク（１０）の底側に向かって静かに下降し、底部に滞留して上部に蓄積された湯との混合が防止され、出湯量の増加に伴う給水量の増加や給水速度の加速があっても出湯温度の急速な低下を防ぐことができる。

また、請求項３に記載の発明では、少なくとも略水平方向に向けた給水孔（１３ａ）を形成したことを特徴としている。この請求項３に記載の発明によれば、給水孔（１３ａ）を略水平方向に向けて設けることにより、給水孔（１３ａ）から流出される水が確実に整流部材（１４）に当たることとなり、拡がりが防止されるうえ流速が弱められて整流部材（１４）に沿って貯湯タンク（１０）の底側に向かって静かに下降し、底部に滞留して上部に蓄積された湯との混合が防止され、出湯量の増加に伴う給水量の増加や給水速度の加速があっても出湯温度の急速な低下を防ぐことができる。

また、請求項４に記載の発明では、給水管（１３）の長手方向先端側にも給水孔（１３ａ）と整流部材（１４）とを形成したことを特徴としている。この請求項４に記載の発明によれば、給水管（１３）の側面方向のみならず、長手方向先端側においても上記と同様の効果を発揮させることができる。

また、請求項５に記載の発明では、整流部材（１４）を給水管（１３）から少し上方に離間させた状態で取り付けると共に、少なくとも上方側に向けた給水孔（１３ａ）を形成したことを特徴としている。

この請求項５に記載の発明によれば、下方を向いた整流部材（１４）の下側に、上側を向けた給水孔（１３ａ）を設けることにより、給水孔（１３ａ）から流出される水が確実に整流部材（１４）に当たることとなり、拡がりが防止されるうえ流速が弱められて整流部材（１４）に沿って貯湯タンク（１０）の底側に向かって静かに下降し、底部に滞留して上部に蓄積された湯との混合が防止され、出湯量の増加に伴う給水量の増加や給水速度の加速があっても出湯温度の急速な低下を防ぐことができる。尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態による貯湯式給湯装置を、図１〜図３に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る貯湯式給湯装置の概略構成と、家屋への設置例とを示す部分断面模式図であり、図２は、本発明の第１実施形態における貯湯タンク１０の構造を示す縦断面図である。また、図３は、図２中のＡ−Ａ部での断面図である。本実施形態の貯湯式給湯装置は、貯湯タンク１０に供給した冷水を、外部加熱手段２０で沸かした後、再び貯湯タンク１０に戻して貯湯し、必要に応じて出湯するものである。

より具体的には、貯湯タンク１０を主としたタンクユニット部と、外部加熱手段であるヒートポンプユニット２０と、後述する制御ユニット（制御機能部）３０とから構成されている。設置床面積の大きい貯湯タンク１０は、住宅の隠蔽個所である、例えば、屋内床下部などに設置することにより、住宅の外回りと、その住宅に隣接する道路や隣家との境界との間が狭い敷地（以下、狭小敷地と称する。）を有する利用者であっても、貯湯式給湯装置の設置を可能としたうえ、住宅外観の見栄えを向上させている。

そのために、通常の住宅などで床下寸法が足りない場合は、図１に示すように床下の一部分を掘り下げて地面よりも低くした面に貯湯タンク１０を載置している。図１の例では、１は建物の基礎部分であり、その基礎部分１に囲まれた床下内の一部分を掘り下げて専用の堀２を設け、その中に貯湯タンク１０を設置している。そして、貯湯タンク１０をメンテナンスする場合には、床の一部分を開閉可能としたサービスパネル３の部分からアプローチするようになっている。

また、本実施形態の貯湯タンク１０は床下へ入れるために、高さ方向に比べて横方向に長い横長筒状の（ここでは円筒状の）形状で、その長手方向が略水平になるように横置きに設置されている。そして、内部に給湯水を蓄える貯湯容器であり、耐食性に優れた金属製（例えば、ステンレス製）からなるタンク本体１１、およびそのタンク本体１１の外面部には断熱部材１２が配設されて高温の給湯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、ヒートポンプユニット２０は、住宅の外壁に面する軒下部などに設置され、貯湯タンク１０とは、給湯路２１と給水路２２との循環水回路により接続されている。制御ユニット３０は、貯湯タンク１０やヒートポンプユニット２０とは別体で、住宅の外壁面などに分離させて設置している。そして制御ユニット３０には、水道水などを貯湯タンク１０や屋内への給湯部位へ供給するための給水路４０と、貯湯タンク１０内の高温水を同じく給湯部位へ供給するための高温給湯路５０と、図示しない排水路などの配管路が接続されている。

図２に示すように、貯湯タンク１０は、軸方向に長く形成された円筒形や角筒形などの筒形を呈しており、水平方向の断面積の広い横長筒状に形成され、更に、両端の鏡板部が内部の圧力に耐えられるように外側に球面状に膨出されて形成されている。この貯湯タンク１０内の下方部には、長手方向に延びて一端が外部に出ており他端は反対端の鏡板部の近くまで延在された給水管１３が配設されており、貯湯タンク１０の外で先の給水路４０と接続され、水道水などが導入される。尚、この給水管１３部分が本発明の要部である。

給水管１３は、下端に下方に向けて形成された給水孔１３ａと、側面に略水平方向に向けて形成された給水孔１３ａとが適宜間隔で多数設けられている。そして、給水管１３に添って長手方向にガイドプレート（整流部材）１４を設け、そのガイドプレート１４を給水管１３に取り付けて固定している。このガイドプレート１４は、開放端部１４ａを貯湯タンク１０の底側に向けて形成しており、給水管１３を上から覆うような形状となっている。

ちなみに、本実施形態では長手方向先端側面にも給水孔１３ａとガイドプレート１４とを設けている（図２・図３参照）。これらにより、給水管１３から供給される水道水がタンク上方部に蓄えられた高温の湯を使い切るように、水道水と湯とが混合する混合層を乱すことなく、貯湯タンク１０内の湯の層を均一に上方へ押し上げるように供給される。

貯湯タンク１０の最下方部には貯湯タンク１０内の最下部の水を吸引する吸入口１１ａが設けられており、上記ヒートポンプユニット２０への給水路２２が接続されている。一方、貯湯タンク１０の上部にはヒートポンプユニット２０からの給湯路２１が接続され加熱された湯を吐出する吐出口１１ｂが設けられ、同じく貯湯タンク１０の上部には貯湯タンク１０内の高温の湯を導出するための高温導出口１１ｃが設けられて先の高温給湯路５０が接続されている。

次に、ヒートポンプユニット２０は、ヒートポンプサイクルからなり、貯湯タンク１０の最下部より取り入れた水を加熱して貯湯タンク１０の上部に送る外部加熱手段であり、循環水回路２１・２２の途中に図示しない熱交換器が設けられており、給水路２２から吸入した貯湯タンク１０内の水を高温冷媒との熱交換により加熱し、吐出口１１ｂから貯湯タンク１０内に戻すことにより貯湯タンク１０内の水を沸き上げることができるようになっている。

尚、本実施形態のヒートポンプユニット２０は、図示しない圧縮機・凝縮器・減圧器・蒸発器など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である。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、例えば、二酸化炭素・エチレン・エタン・酸化窒素などを冷媒とするヒートポンプサイクルである。ちなみに、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）に給湯水を沸き上げることができる。

次に、制御ユニット３０は、タンクユニット１０側に付設されていた機能部品類を取り出して一つの筐体に構成したものであり、給水路４０・高温給湯路５０、図示しない排水路や制御装置などから構成されている。尚、本制御ユニット３０部の詳細な構成は本発明とは関係しないため、説明を省略する。

次に、以上の構成による貯湯式給湯装置の作動概要について説明する。まず、図示しない電源スイッチがオンされると、制御ユニット３０内の制御装置は、ヒートポンプユニット２０を制御させて通常の温調給湯制御を行う。この温調給湯制御が実行されると、制御装置は、給湯装置内に設けられた図示しない温度センサからの温度情報等や、図示しない操作盤により設定された時刻情報等に基づいて、適宜ヒートポンプサイクルを作動させ貯湯タンク１０内の水を加熱して高温（例えば８５℃の湯）の給湯水を蓄えておく。

貯湯タンク１０の内部では、上部には沸き上がった湯の層が形成され、下部には給水路４０より供給される水の層が形成され、その中間部には湯と水とが混合した混合層が形成されている。そして、給湯部位の給湯栓のいずれかが開弁されると、図示しない混合弁により貯湯タンク１０から供給される高温の湯と給水路４０から供給される水道水とを混合させて給湯設定温度スイッチにより設定された温度の給湯水が給湯栓から給湯される。

このときに、貯湯タンク１０から供給された給湯水の代わりに、給水路４０から給水管１３を介して貯湯タンク１０の下方部に水道水が供給されるが、貯湯タンク１０の下方部に供給される水道水は、貯湯タンク１０内に形成される水道水と給湯水が混合する混合層を乱すことなく、貯湯タンク１０内の給湯水の層を均一に上方へ押し上げるように供給されるため、上方部の給湯水を使い切るまで高温給湯路５０に出湯できる。

次に、本実施形態での特徴を説明する。まず、給水管１３に添って長手方向に形成され、給水孔１３ａから流出される水の流れ方向を下方側へと向けるガイドプレート１４を、給水管１３に取り付けている。これによれば、外部で給水管１３にガイドプレート１４を取り付けたうえ、貯湯タンク１０内へ一体にして組み込むだけのいたって簡単な取り付け構造となるうえ、交換やメンテナンスも容易なガイドプレート１４を持つ貯湯式給湯装置とすることができる。

また、ガイドプレート１４の開放端部１４ａを、貯湯タンク１０の底側に向けて形成している。これによれば、貯湯タンク１０内へ流入する水の流れは、ガイドプレート１４によって拡がりが防止されるうえ流速が弱められ、ガイドプレート１４に沿って貯湯タンク１０の底側に向かって静かに下降し、底部に滞留して上部に蓄積された湯との混合が防止され、出湯量の増加に伴う給水量の増加や給水速度の加速があっても出湯温度の急速な低下を防ぐことができる。また、給水管１３の長手方向先端側にも給水孔１３ａとガイドプレート１４とを形成している。これによれば、給水管１３の側面方向のみならず、長手方向先端側においても上記と同様の効果を発揮させることができる。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態における給水管１３と整流板１４との形状例を示す断面図である。上述した第１実施形態と異なるのは、少なくとも略水平方向に向けた給水孔１３ａを形成してガイドプレート１４の形状を変更したものである。これによれば、給水孔１３ａを略水平方向に向けて設けることにより、給水孔１３ａから流出される水が確実にガイドプレート１４に当たることとなり、拡がりが防止されるうえ流速が弱められてガイドプレート１４に沿って貯湯タンク１０の底側に向かって静かに下降し、底部に滞留して上部に蓄積された湯との混合が防止され、出湯量の増加に伴う給水量の増加や給水速度の加速があっても出湯温度の急速な低下を防ぐことができる。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態における給水管１３と整流板１４との形状例を示す断面図である。上述した第１・第２実施形態と異なるのは、ガイドプレート１４を給水管１３から少し上方に離間させた状態で取り付けると共に、少なくとも上方側に向けた給水孔１３ａを形成している。１４ｂは、ガイドプレート１４の支持部である。尚、この支持部１４ｂが長手方向への水の流れを阻止していることで、長手方向先端側面のガイドプレート１４部は無くしている。

これによれば、下方を向いたガイドプレート１４の下側に、上側を向けた給水孔１３ａを設けることにより、給水孔１３ａから流出される水が確実にガイドプレート１４に当たることとなり、拡がりが防止されるうえ流速が弱められてガイドプレート１４に沿って貯湯タンク１０の底側に向かって静かに下降し、底部に滞留して上部に蓄積された湯との混合が防止され、出湯量の増加に伴う給水量の増加や給水速度の加速があっても出湯温度の急速な低下を防ぐことができる。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、貯湯タンク１０を屋内床下部に設置したが、本発明はこれに限るものではなく、横長の横置き型貯湯タンクであれば家屋に形成された倉庫、住宅に形成された収納庫などの隠蔽空間に設置してあっても良い。また、上述の実施形態では、冷媒に二酸化炭素を用いたヒートポンプユニット２０を外部加熱手段としているが、本発明はこれに限るものではなく、フロンや代替フロンなどの冷媒を用いる一般的なヒートポンプサイクルでも良いし、電気・ガス・石油などを用いた外部加熱手段であっても良い。

また、上述の実施形態では、ガイドプレート１４は長手方向に一体に形成しているが、本発明はこれに限るものではなく、給水孔１３ａに対応させて複数に分けたガイドプレート１４であっても良い。また、給水管１３とガイドプレート１４との固定は、溶接などの接合であっても良いし、螺子での締結、差し込み形状などによる組み合せ、もしくはこれらの複合であっても良い。また、給水管１３は円筒管に限るものではない。

本発明の実施形態に係る貯湯式給湯装置の概略構成と、家屋への設置例とを示す部分断面模式図である。 本発明の第１実施形態における貯湯タンク１０の構造を示す縦断面図である。 図２中のＡ−Ａ部での断面図である。 本発明の第２実施形態における給水管１３と整流板１４との形状例を示す断面図である。 本発明の第３実施形態における給水管１３と整流板１４との形状例を示す断面図である。

符号の説明

１０…貯湯タンク
１３…給水管
１３ａ…給水孔
１４…ガイドプレート（整流部材）
１４ａ…開放端部
２０…ヒートポンプユニット（外部加熱手段）

Claims (5)

1. 横長筒状を呈し、その長手方向を略水平に設置した貯湯タンク（１０）と、
   前記貯湯タンク（１０）の底部から流出させた水を加熱した後、前記貯湯タンク（１０）の上部に流入させる外部加熱手段（２０）と、
   前記貯湯タンク（１０）内下方部の前記長手方向に配設され、外面に形成された複数の給水孔（１３ａ）から水を供給する給水管（１３）とを備えた貯湯式給湯装置において、
   前記給水管（１３）に添って前記長手方向に形成され、前記給水孔（１３ａ）から流出される水の流れ方向を下方側へと向ける整流部材（１４）を、前記給水管（１３）に取り付けたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
2. 前記整流部材（１４）の開放端部（１４ａ）を、前記貯湯タンク（１０）の底側に向けて形成したことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
3. 少なくとも略水平方向に向けた前記給水孔（１３ａ）を形成したことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
4. 前記給水管（１３）の前記長手方向先端側にも前記給水孔（１３ａ）と前記整流部材（１４）とを形成したことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
5. 前記整流部材（１４）を前記給水管（１３）から少し上方に離間させた状態で取り付けると共に、少なくとも上方側に向けた前記給水孔（１３ａ）を形成したことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。

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