JP2007127318A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型、コンパクト化を図り、各部の設置等の自由度に優れ、蓄熱媒体を利用することで所定温度の温水を瞬時に得て給湯側への温水の供給を行える給湯装置を得る。
【解決手段】 温水供給配管４の途中に設けられ配管中の水を蓄熱媒体１３を用いて間接的に加熱して温水を得る加熱機能付き蓄熱装置１０を備える。この装置は、温水供給配管に接続される配管部１１と、配管部との間で熱交換を行う蓄熱媒体と、これを封入して配管部を取り囲むように配置されるケーシング１２を備える。配管部は、蓄熱媒体との熱交換を行う弾性変形可能な蛇腹状部１１ａを備える。ケーシングは、蓄熱媒体をその温度条件に応じて加熱することができる加熱手段１４を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、給湯器から温水を厨房、浴室、洗面台等の給湯栓等に供給する給湯システムとして用いられる給湯装置に関し、特に該給湯装置の温水供給配管の途中に設けられＷＡＸ等の蓄熱媒体を利用することで所定温度をもつ温水を瞬時に得られるようにした加熱機能付き蓄熱装置に関する。

従来この種の給湯装置としては、概略図３に示すものが知られている。
これを簡単に説明すると、符号１は周知の加熱源や熱交換器等からなる給湯器であり、この給湯器１には、水道水等の冷水が流れる冷水供給配管２から分岐された配管３により冷水が供給されるように構成されている。なお、３は冷水供給配管２の途中に設けた減圧弁である。

４は、上記の給湯器１において加熱された温水が給送される温水供給配管で、たとえば洗面台５の給湯栓に温水を供給するように構成されている。なお、前記冷水供給配管２も、該洗面台５の給水栓に接続され、冷水を供給するように構成されている。

ところで、この種の給湯装置において、給湯側である洗面台４等は、給湯器１からは離れた位置に設置されることが多い。このように温水供給配管４の長さが長い場合に、温水の給湯を一旦止めると、配管中に残っている温水は徐々に放熱して冷水となってしまう。そして、所定時間経過後に再度給湯を行うと、配管中の残留水が出てしまうまで冷水が出るのを避けることができない。

このような不具合をなくすために従来の給湯装置では、給湯器１からの温水供給配管４の給湯側である洗面台５の給湯栓の直前に、簡易型の電気温水器６を設け、配管４中に溜まった水を温めることができるように構成している。すなわち、貯湯タンク７内に水を貯めておき、該タンク７自体を加熱部により暖めたりして温水を貯湯し、これにより給湯再開時において冷水が出ないようにしていた。

なお、図中８は貯湯タンク７の上流側に設けた減圧弁であり、温水の熱膨張、熱収縮に伴う圧力上昇を抑制するためのものである。さらに、この電気温水器６の前後には、図示したように、管内の湯が逆流するのを防ぐための逆流防止機能を有する逆止弁や、貯湯タンク６での湯の出し入れ（流量）をコントロールするための流量制御弁が付設されている。

また、上述したような従来の給湯装置において、ボイラー等の給湯器で沸かした湯を厨房等の給湯栓、暖房機器等に供給する場合に、湯温の急激な変化を緩衝するための緩衝装置を、給湯器から給湯栓等への温水供給配管の途中に設けた構造のものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

これを簡単に説明すると、この緩衝装置は、温水供給配管の途中に熱交換部を設け、これを取り囲むように設けられたジャケットの中にワックス（ＷＡＸ）等の蓄熱媒体を封入し、該蓄熱媒体により熱交換部を介して、配管中を流れる湯温を所定温度付近に維持するように構成したものである。すなわち、湯温が高すぎるときは、蓄熱媒体に蓄熱され、湯温が低すぎるときは、該蓄熱された熱で湯温を加熱するものである。

実公平１−４２７６７号公報

しかし、上述した従来の給湯装置では、いずれも構造が複雑で、大型化を招きやすく、また一旦温水の供給を止めると、所定時間経過後に再開したときに冷水が出ることを避けられないという不具合があった。

すなわち、前者の従来装置では、貯湯タンク７や減圧弁８による電気温水器６を設ける必要性から、装置全体が大型化しやすく、しかも該電気温水器６の設置場所に制約があり、設置の自由度がない等の不具合があった。

一方、後者の従来装置では、所定温度を維持するために用いられる緩衝装置において、熱交換部を介して温水と熱交換を行う蓄熱媒体が、ワックス等のように熱膨張、熱収縮等というように容積変化を生じる材料で形成されていることから、ジャケットを構成する材料をゴム等の伸縮する材料で形成したり、蓄熱媒体の封入空間に臨む部分にベローズを設けたりすることが必要であり、構造が複雑で、大型化し易い等といった不具合があった。

特に、このように伸縮性をもつ材料で形成したジャケットをケーシングとする構造では、該ケーシングに強度がないため、その膨張、収縮に影響を与えないような位置に設置する必要があり、設置場所が制限される等の不具合もあった。
さらに、上述した従来の装置では、蓄熱媒体に所要の熱量が蓄熱されているときには、水を加温することができるが、蓄熱熱量がなかったり不足していたりすると、所定温度の温水を得ることができないという不具合もあった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、システム全体の小型かつコンパクト化を図り、また各部の設置等の自由度もあり、しかもＷＡＸ等の蓄熱媒体を利用することで所定温度をもつ温水を瞬時に得て、給湯側への温水の供給を行うことができる給湯装置を得ることを目的とする。

このような目的に応えるために本発明（請求項１記載の発明）に係る給湯装置は、温水供給配管の途中に設けられ配管中の水を蓄熱媒体を用いて間接的に加熱して温水を得る加熱機能付き蓄熱装置を備え、この加熱機能付き蓄熱装置は、前記温水供給配管に接続される配管部と、この配管部との間で熱交換を行う蓄熱媒体と、この蓄熱媒体を封入するとともに前記配管部を取り囲むように配置されるケーシングとを備え、前記配管部は、蓄熱媒体との熱交換を行う弾性変形可能な蛇腹状部を備え、前記ケーシングは、蓄熱媒体をその温度条件に応じて加熱することができる加熱手段を備えていることを特徴とする。

本発明（請求項２記載の発明）に係る給湯装置は、請求項１記載の給湯装置において、蓄熱媒体の温度を検出する温度センサと、この温度センサからの温度情報により加熱手段による加熱を制御する温度制御部とを備え、この温度制御部は、蓄熱媒体の温度を所定の設定温度に制御するように構成されていることを特徴とする。

本発明（請求項３記載の発明）に係る給湯装置は、請求項２記載の給湯装置において、蓄熱媒体の融点が、設定温度以下となるように構成したことを特徴とする。

以上説明したように本発明に係る給湯装置によれば、従来の電気温水器とは異なり、瞬間的な加熱が可能なため、貯湯タンクを必要とせず、減圧弁も不要となり、貯湯量をコントロールする流量制御弁も不要であり、全体の小型かつコンパクト化が図れるとともに、設置場所等の制約もなく、構造も簡易であり、さらに給湯装置として所要の温水供給を適切に行えるという優れた効果を奏する。

特に、本発明において、加熱機能付き蓄熱装置によれば、配管部が蛇腹状になっているため、蓄熱媒体の膨張、収縮といった容積変化を吸収することができ、またこの蛇腹状部によって配管の表面積が大きくなり、熱交換効率の面でも優れているといった利点がある。

さらに、本発明による加熱機能付き蓄熱装置によれば、コンパクトで熱交換効率に優れているにもかかわらず、蓄熱媒体の温度等を検出することで、加熱手段による加熱を所要の状態に制御しているため、給湯温度等を所要の状態に制御することができ、温水の供給再開時に瞬時に供給し得るという利点もある。

図１および図２は本発明に係る給湯装置の一実施形態を示すものであり、これらの図において、前述した図３と同一または相当する部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

さて、本発明によれば、前述した図３で示した貯湯タンク７等からなる電気温水器６に代えて、図２に示すように、加熱機能付きの蓄熱装置１０を設けている。

この加熱機能付き蓄熱装置１０の詳細を、図１を用いて説明すると、この加熱機能付き蓄熱装置１０は、給湯器１からの温水を給湯側である洗面台４の給湯栓に供給する温水供給配管４の給湯側に設置されている。

この加熱機能付き蓄熱装置１０は、温水供給配管４の一部を構成する配管部１１と、その周囲を取り囲むように配置される全体がほぼ有底筒状を呈する筒状ケース１２ａとその一端を閉塞する蓋体１２ｂとからなるケーシング１２と、このケーシング１２内に形成される空間に封入されるＷＡＸ等の蓄熱媒体１３と、該ケーシング１２内の空間の周壁部分に設けられるフィルムヒータ等からなる加熱手段１４とを備えている。

ここで、上述した配管部１１は、前記蓄熱媒体１３と接する部分が蛇腹状を呈するように形成されており、この蛇腹状部１１ａでの伸縮によって蓄熱媒体１３に生じる熱膨張、熱収縮による容積変化に追随し得るように構成されている。なお、ケーシング１２を貫通して配置される配管部１１の貫通部分には、蓄熱媒体１３の液漏れを防ぐためのＯリング１５ａ，１５ｂが設けられており、上記の容積変化に伴う配管部１１の配管方向でのストローク動作に支障を生じないような構成となっている。このようなストローク動作を許容する構造は、配管部１１の両端側にあるとよいが、片側のみであってもよい。

また、図中１６は前記蓄熱媒体１３の温度を検出する温度センサ、１７は該温度センサからの温度情報等を受け取るとともに、前記加熱手段１４の加熱制御を行う温度制御部であり、加熱手段１４を用いて蓄熱媒体１３を加熱することができるように構成されている。なお、上述した温度センサ１６としては、一定温度になるとＯＮ、ＯＦＦするサーモスイッチを用いてもよい。要は、蓄熱媒体１３の温度が所定温度以上であるか以下であるかの判断を行い、加熱手段１４で蓄熱媒体１３を加熱するか否かの制御を行えるとよいものである。

ここで、上述したように蓄熱媒体１３を用いた場合、水や配管を直接加熱する場合に比べて、水よりも保温性に優れ、放熱しにくいため、一度与えた熱を無駄にすることなくエネルギロスが少ないという利点がある。したがって、加熱手段１４による加熱量は小さくてよく、比較的小型の構成による加熱手段１４や温度制御部１７で制御できることから、実用面で優れている。

さらに、上述した配管部１１の給湯側には、温水の温度により流量を制御する流量制御弁１８を設け、所要の温度制御を適切に行えるように構成するとよいが、このような流量制御弁１８としてはたとえば図２での洗面台５に内蔵されている給湯栓を用いることができる。
また、配管部１１の給湯器１側には、給水側への逆流を防ぐための逆止弁１９を設けるとよい。

上述した加熱機能付き蓄熱装置１０によれば、温水との熱交換によって温度が上下する蓄熱媒体１３を、その温度条件によって加熱手段１４で予め加熱できるようになっている。すなわち、温水の温度が低く、蓄熱媒体１３の温度が低いときには、加熱手段１４で所定温度まで加熱できるように構成されている。

このとき、蓄熱媒体１３の融点（固化から液化する温度）を設定温度以下とすることで、蓄熱効率はより一層向上することになる。たとえば蓄熱温度を温度センサ１６と温度制御部１７とによって９０℃に制御する場合は、蓄熱媒体１３の融点を７０℃付近とすればよい。

このような構成とすれば、加熱された蓄熱媒体１３を熱源とし、配管部１１の熱交換部である蛇腹状部１１ａを介して熱交換された温水を、所定温度に暖めて給湯側に供給可能となるのである。
なお、蓄熱媒体１３の加熱による熱膨張に伴う容積増加は、配管部１１の弾性変形可能な蛇腹状部１１ａによる伸縮で吸収するようになっている。

そして、このような加熱機能付き蓄熱装置１０を用いた給湯装置によれば、従来用いていた電気温水器とは異なり、瞬間的な加熱が可能であることから、貯湯タンクを必要とせず、そのための減圧弁も不要となる。したがって、従来装置に比べて全体をコンパクトな構成とし、大幅な小型化が可能であり、構造面でも有利である。

また、このような加熱機能付き蓄熱装置１０によれば、配管部１１の熱交換部が蛇腹状部１１ａとなっていることから、蓄熱媒体１３の熱膨張等を吸収することができ、またこの蛇腹状部１１ａの形状によって、配管の表面積を大きくし、熱交換効率を増大させ得るという利点もある。

したがって、このような加熱機能付き蓄熱装置１０によれば、小型でコンパクトな構成であるにもかかわらず、冷水を瞬間的に加熱して短時間で温水を作ることができるため、従来のように一度暖めた温水を貯めておく貯湯タンクをなくすことができるのである。

また、温水の体積変化をも、上述した蛇腹状部１１ａで吸収できるから、従来のように温水供給配管４での体積膨張による圧力上昇を抑えるための圧力制御弁（減圧弁等）が不要となり、給湯装置全体としての小型化、簡略化に繋がるという利点がある。

さらに、上述した加熱機能付き蓄熱装置１０では、配管部１１に蓄熱媒体１３の容積変化を吸収する機能を持たせているから、従来とは異なり、ケーシング１２を堅牢な部材として構成でき、該装置１０の設置場所の自由度が増大するという利点がある。

また、上述した加熱機能付き蓄熱装置１０は、きわめてコンパクトな構成とすることができるため、設置場所に制約がなく、給湯側の直前まで設置することができる。たとえば洗面台５用の給湯装置では、給湯器１から給湯栓までの配管が長いため、しばらく給湯していないと一度暖められた温水が冷水となってしまい、再度温水が必要となっても、しばらくの間は冷水が出てしまい、ユーザに不快感を与えるという不具合があったが、本発明を特徴づける加熱機能付き蓄熱装置１０を給湯側の直前に設けることで解決することができるのである。これは、このようにすれば、温水を瞬時に供給できることから明らかである。

さらに、上述した加熱機能付き蓄熱装置１０によれば、コンパクトで熱交換効率に優れているにもかかわらず、蓄熱媒体１３の温度等を検出することで、加熱手段１４による加熱を制御しているため、給湯温度等を所要の状態に制御することができるという利点もある。また、加熱手段１４の消費電力も、必要最小限に抑えることができる。

なお、本発明は上述した実施の形態で説明した構造には限定されず、給湯装置を構成する各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。
たとえば上述した実施形態では、給湯側として洗面台５を例示したが、これに限定されず、家庭用湯沸かし器、浴槽や厨房の給湯栓への給湯、さらには浴槽用の追い炊き装置等のための給湯などに適用できることも言うまでもない。

また、上述した実施形態では、本発明を特徴づける加熱機能付き蓄熱装置１０を、給湯側である洗面台５の給湯栓に近接する部分に設けた場合を説明したが、これに限定されず、たとえば給湯器１内に組み込むように構成してもよい。

本発明に係る給湯装置の一実施形態を示し、特徴とする加熱機能付き蓄熱装置を示す要部断面図である。 本発明に係る給湯装置の一実施形態を示すシステム全体の概略構成図である。 従来の給湯装置の一例を説明するための概略構成図である。

符号の説明

１…給湯器、２…冷水供給配管、４…温水供給配管、５…給湯側である洗面台、１０…加熱機能付き蓄熱装置、１１…配管部、１１ａ…蛇腹状部、１２…ケーシング、１３…蓄熱媒体、１４…加熱手段、１５ａ，１５ｂ…Ｏリング、１６…温度センサ、１７…温度制御部、１８…流量制御弁（洗面台の給湯栓）、１９…逆止弁。

Claims (3)

1. 温水供給配管の途中に設けられ配管中の水を蓄熱媒体を用いて間接的に加熱して温水を得る加熱機能付き蓄熱装置を備え、
   この加熱機能付き蓄熱装置は、前記温水供給配管に接続される配管部と、この配管部との間で熱交換を行う蓄熱媒体と、この蓄熱媒体を封入するとともに前記配管部を取り囲むように配置されるケーシングとを備え、
   前記配管部は、蓄熱媒体との熱交換を行う弾性変形可能な蛇腹状部を備え、
   前記ケーシングは、蓄熱媒体をその温度条件に応じて加熱することができる加熱手段を備えていることを特徴とする給湯装置。
2. 請求項１記載の給湯装置において、
   蓄熱媒体の温度を検出する温度センサと、
   この温度センサからの温度情報により加熱手段による加熱を制御する温度制御部とを備え、
   この温度制御部は、蓄熱媒体の温度を所定の設定温度に制御するように構成されていることを特徴とする給湯装置。
3. 請求項２記載の給湯装置において、
   蓄熱媒体の融点が、設定温度以下となるように構成したことを特徴とする給湯装置。

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