JP2008020135A

JP2008020135A - 貯湯式給湯方法及び貯湯式給湯装置

Info

Publication number: JP2008020135A
Application number: JP2006192543A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Hayakawa; 義行早川
Original assignee: ARCHISCIENCE Inc
Current assignee: ARCHISCIENCE Inc
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2008-01-31
Also published as: US20080011867A1

Abstract

【課題】低温水と高温水を強制的に攪拌して短時間で所望の温度の温水を生成できるし、貯湯タンクは従来技術の略半分の容積があれば足りるので、小型化と軽量化できるから製作費及び施工費を低減できる。
【解決手段】貯湯タンク１は、底板部２Ｂ側に給水口３が形成してあり、上板部２Ｃ側に給湯口４が形成してある。給水口３と略同等以下に位置して貯湯タンク１に吸込み口１４が形成してあり、給水口３の近傍に位置して貯湯タンク１に噴出口１５が形成してある。吸込み口１４及び噴出口１５に接続した循環ポンプ１３を有する温水生成噴出装置１１は、ケーシング１２、温度センサ１６、電熱式湯沸し器１７及び制御盤１８から構成してある。
【選択図】図２

Description

本発明は、貯湯式給湯技術に関し、特に給湯量を確保しながら貯湯タンクを小型化し、熱源コストを節減することができる貯湯式給湯方法及び貯湯式給湯装置に関する。

従来の貯湯式温水器は、図４に示すように、貯湯タンク５１と、底部５１Ａ寄りに位置して胴部５１Ｂに設けた給水口５２と、天板部５１Ｃに設けた給湯口５３と、貯湯タンク５１内の底部側に挿装した棒状のシーズヒータ５４とから構成してある。そして、貯湯タンク内の水をシーズヒータ５４によって加熱すると、生成した温水は自然対流によって緩やかに上昇することにより、貯湯タンク５１内は、次第に上部側が例えば約９８℃の高温水域ＨＷに、下部側が低温水域ＬＷになる。そして、高温水域ＨＷと低温水域ＬＷの間には、１０℃程度の温度差を有する明確な温度階層Ｗ_１、Ｗ_２、・・・Ｗｎが温度階層面Ｓ１、Ｓ２、・・Ｓｎを介して形成されていることが知見された。

貯湯タンク内に温度階層が形成されているということは、貯湯タンク内の温水は温度が常時不均衡の状態にあるということであるが、その解消方法について明確に把握されてないのが現状である。
社団法人家庭電気文化会「創立５０周年記念家庭電器機器変遷史」

このように、貯湯タンク５１内の温水には略１０℃の温度差を有する多数の温度階層Ｗ_１、Ｗ_２、・・Ｗｎが形成されることから、例えば高温水として使用可能な８５℃以上の温度の高温水は貯湯タンク５1の全容量の約半分程度であるため、以下の問題点がある。第１に、高温水の時間当り給湯量を確保するためには、容積が約２倍の大型の貯湯タンクを使用しなければならないことである。第２に、貯湯タンクの製作価格及び設置工事費が嵩むことである。第３に、設置場所に広いスペースが必要なことである。第４に、貯湯タンクの容積が大きいため、所望の温度の温水を得るのに時間を要すると共に、消費電力等の熱源費用が嵩んでコストが掛かるということである。

本発明は、本願発明者が従来技術による温水生成時おける温度階層に関する知見と問題点に鑑み、鋭意研究した結果なされたもので、低温水を加温することにより形成される温度階層は高温水を噴出することによって強制的に攪拌し、温度階層面を破壊することにより、短時間で所望の温度の温水を生成できると共に、貯湯タンク内に全量が略均一な設定温度に生成された温水を貯えることができるし、熱源のコストも節減することができ、また貯湯タンクは従来技術の略半分の容積があれば足りることから、小型化と軽量化ができるので製作費及び施工費を低減できるし、設置場所も半分にできる貯湯式給湯方法及び貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために構成した請求項１に係る本発明の手段は、給水口と給湯口を有する貯湯タンクに温水生成噴出装置を外付けし、該温水生成噴出装置により前記貯湯タンクとの間で水の吸込み、加熱による温水の生成、噴出を繰り返し、貯湯タンク内で温水により生成される温度階層を強制的に攪拌して温度階層面を破壊し、該貯湯タンク内に略均一な高温水を生成することにより貯湯タンクの小型化を可能にしたことにある。

また、請求項２に係る本発明を構成する手段は、給水口から供給される貯湯タンク内の水を、該貯湯タンクの底部側に配設した吸込み口と噴出口との間で循環ポンプにより循環させながら熱源により加熱し、生成される温水を前記噴出口から噴出して該貯湯タンク内の水と強制的に攪拌することにより略均一の温度の温水を生成し、生成される温水を前記循環ポンプにより循環させながら前記熱源により更に加熱して所望の温度にまで昇温させ、前記貯湯タンクの上部側の給湯口から外部に給湯するようにしたことにある。

更に、請求項３に係る本発明を構成する手段は、タンク本体の底部側に給水口を形成し、上部側に給湯口を形成してなる貯湯タンクと、該貯湯タンクに接続した温水生成噴出装置とからなり、該温水生成噴出装置は、前記給水口と略同等以下に位置して前記貯湯タンクに形成した吸込み口及び該吸込み口から離間して貯湯タンクに形成した噴出口の夫々に連通する循環ポンプを有し、該吸込み口から吸引した水を熱源により加熱し、生成した温水は前記噴出口から噴出して該貯湯タンク内の水と強制的に攪拌することにより略均一の温度の温水を生成し、生成される温水は温度センサにより温度を検知しながら、更に循環させて所望の温度にまで加熱するようにしたものからなる。

そして、前記温水生成噴出装置は、前記貯湯タンクとの間で水の吸込み及び噴出を循環して行う循環ポンプと、該循環ポンプにより吸引した水を加熱する熱源と、前記貯湯タンク内から吸引する水の温度を検知する温度センサと、前記貯湯タンク内の水温が所望温度に達したことを検出した該温度センサからの信号により前記熱源の作動を停止する制御盤とから構成するとよい。

また、前記噴出口は、前記貯湯タンクの底部に形成するとよい。

本発明は以上詳述した如く構成したから、下記の諸効果を奏する。
（１）従来の貯湯式給湯器においては、温度階層が設定温度の温水の均一な生成を阻害する要因になっていたが、本発明によれば貯湯タンク内で高温水を噴出して低温水と強制的に攪拌することにより温度階層の生成を阻止し、温度階層面を破壊するようにしたから、短時間で所望の均一な温度の温水を生成することができるし、加熱時間が短縮されるので熱源のコストを節減することができる。
（２）貯湯タンク内に高温水を噴射して低温水と強制的に攪拌することにより、貯湯タンク内の略全体を温度差の少ない高温水に生成できるから、従来技術と比較して給湯能力は同等でも貯湯タンクは従来技術の略半分の容積で足りることになり、装置を小型化、軽量化できるので製作費及び施工費を低減できるし、設置スペースも略半分で足りる。
（３）温水生成噴出装置は貯湯タンクとの間で水の吸込み及び噴出を循環して行う循環ポンプと、吸引した水を所望の温度にまで加熱する熱源と、吸引する水の温度を検知する温度センサと、貯湯タンク内の水温が所望温度に達したことを検出した温度センサからの信号により熱源の作動を停止する制御盤とから構成してあり、構成が比較的簡単であるから操作が確実で故障がないし、製造コストも安価である。
（４）高温水の噴出口を貯湯タンクの底部に形成したから、横向きの給水口から供給される水の流入を高温水の噴出圧で妨げることがないし、温水を高温水で強制攪拌することにより温度階層面が形成されることがないので、速やかに所望の高温水を生成することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基き詳述する。図において、１は縦長に形成したステンレス製或いは高強度合成樹脂製の貯湯タンクを示す。該貯湯タンク１は円筒形の胴部２Ａと、該胴部２Ａの下端を閉塞する底板部２Ｂと、胴部２Ａの上端を閉塞する天板部２Ｃとからなるタンク本体２と、該タンク本体２の胴部２Ａの下端側で底板部２Ｂ寄りに形成した給水口３と、天板部２Ｃの略中央に形成した給湯口４とから構成してある。そして、給水口３には水道管等の給水管５、給湯口４には図示しない水栓に温水を送る給湯管６が接続してある。

１１は貯湯タンク１に配管を介して接続した温水生成噴出装置を示す。１２は該温水生成噴出装置１１を構成する箱型のケーシングで、該ケーシング１２は貯湯タンク１の胴部２Ａ外面にねじ止め等適宜の手段で取着してある。なお、ケーシング１２は貯湯タンク１近傍の壁等に取着してもよい。

１３はケーシング１２内に設けた循環ポンプで、該循環ポンプ１３の吸引管１３Ａは吸込み口１４に接続し、循環ポンプ１３の噴出管１３Ｂは噴出口１５に接続してある。ここで、該吸込み口１４は前記給水口３に略対向するように貯湯タンク１の底板部２Ｂ側の位置で胴部２Ａに形成してある。また、噴出口１５は吸込み口１４には対向しない位置で、かつ数１０センチメートル上方に離間して胴部２Ａに形成してあり、吸込み口１４と噴出口１５を介して循環ポンプ１３は貯湯タンク１内の水及び温水を吸込みと噴出を繰り返すことにより循環させるようになっている。

１６は前記吸引管１３Ａ内に設けた温度センサを示す。該温度センサ１６は、吸込み口１４を介して吸引管１３Ａにより貯湯タンク１内の下部側から吸引する水（温水）の温度を検知し、後述する制御盤１８に検知信号を送る。

１７は循環ポンプ１３の噴出側に位置して連通管１３Ｃにより接続した電熱式湯沸し器を示す。該電熱式湯沸し器１７は缶体１７Ａ内に電気ヒータ（但し、図示せず。）を設け、該電気ヒータには後述する制御盤１８と図示しない信号線で接続した電源スイッチを設けた構成からなっている。

また、１８はケーシング１４内に設けた制御盤を示す。該制御盤１８は給湯温度を例えば９０℃や８５℃の任意の温度に設定する温度設定機能、温度センサ１６の温度検知信号から設定温度との差を判定する機能、判定した温度差から前記電気ヒータの電源スイッチに信号を送って通電させ、或いは温度差がゼロと判定した場合は電源スイッチに電熱式ヒータの通電を停止する信号を送る機能を有している。

本実施の形態は上述した構成からなっており、給水管５から貯湯タンク１内に供給した水は循環ポンプ１３によって吸引され、電熱式湯沸し器１７内を流動する間に加熱されて温水に生成され、噴出口１５から貯湯タンク１内に噴出される。この場合、吸込み口１４は給水口３に対向して形成してあることから、給水口３から貯湯タンク１に供給される低温水は循環ポンプ１３で速やかに吸引するので、貯湯タンク1内の温水が低温水によって冷却される事態を可及的に防止している。

他方、噴出口１５は供給口３に対向しない位置で、かつ前記吸込み口１４から適度に離間し位置に配設することにより、給水口3からの水の供給が噴出口１５から噴出される温水の水圧によって阻害されることがないようにしてある。また、高温水を貯湯タンク１内の低温水に向けて噴出することにより、低温水を加温することで形成される温度階層は強制的に攪拌し、温度階層面を破壊することによって低温水と高温水を効率的に混合することができるから、貯湯タンク1内に設定した均一な温度の温水を生成することができる。このようにして、循環ポンプ１３によって貯湯タンク１内と電熱式湯沸かし器１７との間で低温水を吸引して高温水に生成して噴出し、強制的に攪拌して温度階層面を破壊するという循環作用を行うことにより、貯湯タンク1内に設定温度に略均一に加温された温水を速やかに貯湯することができる。

かくして、貯湯タンク１内の上下に亘って略均一な温度の温水で満たすことができるから、貯湯タンク１は略倍の容積がある大型のものを用いる必要がない。また、低温水と高温水は強制的に攪拌するから、温水の昇温速度が速く、短時間で所望温度の温水を生成することができるし、加熱時間が短縮することによる消費電力のコスト節減を図ることができる。

本実施の形態に係る給湯装置を図４に示す従来の給湯器と具体例で比較すると、例えば貯湯タンク１及び５１の容量を同量の３００リットル、給水側水温４℃、給湯側温水温度45℃とした場合、本実施の形態の給湯装置の給湯量は６００リットルであるのに対し、従来技術の給湯量は２４０リットルであり、本実施の形態の給湯装置は従来技術の２倍以上の給湯能力を有することが明らかである。

図３は第２の実施の形態を示す。なお、前述した第１の実施の形態の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して援用し、その説明を省略する。図において、２１は貯湯タンク１に接続した温水生成噴出装置を示す。２２は該温水生成噴出装置２１を構成する箱型のケーシング、２３は該ケーシング２２内に設けた循環ポンプで、該循環ポンプ２３の吸引管２３Ａは吸込み口２４に連通し、循環ポンプ２３の噴出管２３Ｂは噴出口２５に連通している。

ここで、該吸込み口２４は給水口３に略対向して貯湯タンク１の胴部２Ａに形成してあり、噴出口２５は貯湯タンク１の底板部２Ｂの略中央に、給水口３の給水方向に対して噴出方向が略直角になるように形成してある。そして、吸込み口２４と噴出口２５を介して循環ポンプ２３は貯湯タンク１内の水を循環するようになっている。

前記吸引管２３Ａ内には温度センサ１６が設けてあり、循環ポンプ２３の吸引管２３Ｂの途中には電熱式湯沸し器１７が設けてある。また、ケーシング２２内には制御盤１８が設けてあり、該制御盤１８は電熱式湯沸し器１７及び温度センサ１６と図示しない信号線で接続してある。

本実施の形態は上述の構成からなり、貯湯タンク１内で低温水と高温水を衝突させて強制的に攪拌して温度階層が形成されないようにすることにより、速やかに所望温度の温水を生成する作用は第１の実施の形態と基本的に異なるところはない。しかし、本実施の形態によれば、温水生成噴出装置２１で生成した高温水を貯湯タンク１の底板部２Ｂに開口形成した噴出口２５から上方に向けて噴出することにより、貯湯タンク１内に上昇方向の流れを積極的に形成するようにしたから、貯湯タンク1内で高温水は上、下方向に流動して低温水と混合する結果、高温水を迅速に生成することができる。

なお、各実施の形態では、電気ヒータを熱源とする電熱式湯沸かし器１７により温水を生成する構成にしたが、本発明における熱源にはガス燃焼式湯沸かし器を用いてもよいし、油燃焼式給湯器を用いてもよい。

図１及び図２は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は貯湯式給湯装置の外観斜視図である。貯湯式給湯装置の内部構成を示す説明図である。第２の実施の形態に係る貯湯式給湯装置の内部構成を示す説明図である。従来技術に係る貯湯式給湯器の温水生成状態を示す説明図である。

符号の説明

１貯湯タンク
２タンク本体
２B 底板部
２C 天板部
３給水口
４給湯口
１１、２１温水生成噴出装置
１３、２３循環ポンプ
１４、２４吸込み口
１５、２５噴出口
１６温度センサ
１７電熱式湯沸かし器
１８制御盤

Claims

給水口と給湯口を有する貯湯タンクに温水生成噴出装置を外付けし、該温水生成噴出装置により前記貯湯タンクとの間で水の吸込み、加熱による温水の生成、噴出を繰り返し、貯湯タンク内で温水により生成される温度階層を強制的に攪拌して温度階層面を破壊し、該貯湯タンク内に略均一な高温水を生成することにより貯湯タンクの小型化を可能にする貯湯式給湯方法。
給水口から供給される貯湯タンク内の水を、該貯湯タンクの底部側に配設した吸込み口と噴出口との間で循環ポンプにより循環させながら熱源により加熱し、生成される温水を前記噴出口から噴出して該貯湯タンク内の水と強制的に攪拌することにより略均一の温度の温水を生成し、生成される温水を前記循環ポンプにより循環させながら前記熱源により更に加熱して所望の温度にまで昇温させ、前記貯湯タンクの上部側の給湯口から外部に給湯するようにしてなる貯湯式給湯方法。
タンク本体の底部側に給水口を形成し、上部側に給湯口を形成してなる貯湯タンクと、該貯湯タンクに接続した温水生成噴出装置とからなり、該温水生成噴出装置は、前記給水口と略同等以下に位置して前記貯湯タンクに形成した吸込み口及び該吸込み口から離間して貯湯タンクに形成した噴出口の夫々に連通する循環ポンプを有し、該吸込み口から吸引した水を熱源により加熱し、生成した温水は前記噴出口から噴出して該貯湯タンク内の水と強制的に攪拌することにより略均一の温度の温水を生成し、生成される温水は温度センサにより温度を検知しながら、更に循環させて前記熱源により所望の温度にまで加熱するように構成してなる貯湯式給湯装置。
前記温水生成噴出装置は、前記貯湯タンクとの間で水の吸込み及び噴出を循環して行う循環ポンプと、該循環ポンプにより吸引した水を加熱する熱源と、前記貯湯タンク内から吸引する温水の温度を検知する温度センサと、前記貯湯タンク内の水温が所望温度に達したことを検出した該温度センサからの信号により前記熱源の作動を停止する制御盤とから構成してある請求項３記載の貯湯式給湯装置。
前記噴出口は、前記貯湯タンクの底部に形成してあることを特徴とする請求項３記載の貯湯式給湯装置。