JP2009052758A

JP2009052758A - 貯湯式給湯機

Info

Publication number: JP2009052758A
Application number: JP2007217282A
Authority: JP
Inventors: Takemi Kinoshita; 武美木下
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2007-08-23
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2009-03-12
Anticipated expiration: 2027-08-23
Also published as: EP2199702A4; EP2199702B1; WO2009025310A1; JP4274273B2; CN101779087A; CN101779087B; US20110259560A1; EP2199702A1

Abstract

【課題】逃し弁を従来同様に作動させながらも、エネルギ効率の低下を抑制することが可能な貯湯式給湯機を提供する。
【解決手段】バイパス路４１に、浴槽用の熱交換部３とポンプ１２とを介設する。バイパス路４１に逃し弁４３を接続し、高温湯ではなく、冷水を放出することでエネルギロスをおさえる。狭隘部４４と空気溜め部４５とをバイパスして貯湯タンク２の上部とバイパス路４１とを連通する連通路４６を設け、連通路４６に逆止弁４７を介設する。逆止弁４７は、貯湯タンク２の上部からバイパス路４１を通って貯湯タンク２の底部へと至る対流に起因する差圧では開弁せず、ポンプ１２の駆動によって生じる差圧で開弁するように構成して対流損失を防止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、貯湯式給湯機に関するものである。

図５は、この発明の貯湯式給湯機の実施形態を示す構成図であるが、この図を参照しつつ従来の技術について説明する。貯湯式給湯機は、同図に示すように、加熱部の一例としてのヒートポンプユニット１と、上記ヒートポンプユニット１により加熱された温水を貯える貯湯タンク２と、上記貯湯タンク２から供給された温水と浴槽４内の湯との間で熱交換する追い焚き用の熱交換部３と、制御装置１０とを備えている。

上記ヒートポンプユニット１の入力側に配管３１の一端を接続し、配管３１の他端を貯湯タンク２の下側に接続している。一方、ヒートポンプユニット１の出力側に配管３２の一端を接続し、配管３２の他端を貯湯タンク２の上側に接続している。上記配管３１にポンプ１１を介設し、ポンプ１１により貯湯タンク２内の温水(または水)を配管３１、ヒートポンプユニット１、配管３２を介して循環させる。

また、貯湯タンク２の下側に給水配管３３を接続すると共に、その給水配管３３に給水配管３４の一端を接続している。この給水配管３４の他端を混合弁２５の一方の入力に接続し、混合弁２５の他方の入力を給湯配管３５を介して貯湯タンク２の上側に接続している。

また、上記貯湯タンク２の上側と熱交換部３の一次側かつ上側とを配管３６を介して接続し、貯湯タンク２の下側と熱交換部３の一次側かつ下側とを配管３７を介して接続している。上記配管３７にポンプ１２を介設し、ポンプ１２により貯湯タンク２内の温水を配管３６、熱交換部３、配管３７を介して循環させる。

また、上記熱交換部３の二次側かつ下側と浴槽４の循環口２０とを配管３８を介して接続し、熱交換部３の二次側かつ上側と浴槽４の循環口２０とを配管３９を介して接続している。上記配管３８にポンプ１３を介設し、ポンプ１３により浴槽４内の湯を配管３８、熱交換部３、配管３９を介して循環させる。上記熱交換部３の二次側を介して浴槽４内の湯が循環することによって、貯湯タンク２内から供給される温水との熱交換により浴槽４内の湯が加熱される。

上記配管３８に、浴槽４内の水位を検出する湯量センサの一例としての水位センサ２１と、浴槽４内の湯温を検出するための温度センサ２２を配設している。

また、上記混合弁２５の出口に給湯配管４０の一端が接続され、その給湯配管４０の他端を配管３９に接続している。上記給湯配管４０に、給湯湯量を検出するための流量センサ２３と、給湯温度を検出するための温度センサ２４を配設している。上記給水配管３３、３４と混合弁２５と給湯配管３５、４０とで温水供給部を構成している。上記貯湯タンク２内の温水は、給水配管３３からの給水により押し上げられて、貯湯タンク２内の上部の高温水が給湯配管３５から押し出されて給湯される。

図示しないが、上記ヒートポンプユニット１は、圧縮機、凝縮器（水加熱器）、膨張手段、蒸発器が環状に接続された冷媒回路を備え、凝縮器で発生する熱を利用してポンプ１１により循環された温水を加熱する。この実施形態では、ヒートポンプユニット１により貯湯タンク２内の上部に供給される高温水の温度を８０℃にしている。

そしてこのような給湯機においては、沸き上げ運転時に温水が膨張し、貯湯タンク２の内圧が上昇するのを防止するため貯湯タンク２の頂部に逃し弁が設けられている。また、貯湯タンク２の頂部近傍には、貯留空気を抜くための空気抜き弁が取付けられている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２００１−２６３７９１号公報特開平０８−２１９５５５号公報

ところで、上記給湯機のように、貯湯タンク２に頂部に逃し弁を取付けた場合には、逃し弁の作動によって、貯湯タンク２の上部に貯留されている高温湯が外部に噴出されることになる。そしてこのように高温湯が外部に噴出され、失われることによって、貯湯タンク２においては、無駄なエネルギ消費がなされることになって、結果として、湯沸し時のエネルギ効率の低下を招く。

この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、逃し弁を従来同様に作動させながらも、エネルギ効率の低下を抑制することが可能な貯湯式給湯機を提供することにある。

そこで、請求項１の貯湯式給湯機は、貯湯タンク２内の低温水を加熱し高温湯として貯留する貯湯式給湯機において、貯湯タンク２の上部と下部とを接続するバイパス路４１を構成し、このバイパス路４１に逃し弁などの圧力開放手段４３を接続していることを特徴としている。

また、請求項２の貯湯式給湯機は、上記バイパス路４１には、貯湯タンク２の頂部よりも高い位置に位置する高所部を設け、高所部を空気溜め部４５とし、高所部又はその近傍に圧力開放手段４３に通ずる弁取付口４２を設けていることを特徴としている。この場合、請求項３のように、貯湯タンク２の頂部よりも高い位置に圧力開放手段４３に通ずる弁取付口４２を配置するのが好ましい。

請求項４の貯湯式給湯機は、上記空気溜め部４５と貯湯タンク２の上部との間のバイパス路４１には、バイパス路４１における他の部分の流路面積よりも流路面積の小さい狭隘部４４を形成してあることを特徴としている。

請求項５の貯湯式給湯機は、上記バイパス路４１に、浴槽４内の湯を加熱するための熱交換部３とポンプ１２とを介設すると共に、上記バイパス路４１においては、上記狭隘部４４と空気溜め部４５とをバイパスして貯湯タンク２の上部とバイパス路４１とを連通する連通路４６を設け、この連通路４６に逆流防止手段４７を介設し、この逆流防止手段４７は、貯湯タンク２の上部からバイパス路４１を通って貯湯タンク２の底部へと至る対流に起因する差圧では開弁せず、上記ポンプ１２の駆動によって生じる差圧で開弁するように構成していることを特徴としている。

請求項６の貯湯式給湯機は、上記逆流防止手段４７の前後をバイパスする第２連通路４８を設け、この第２連通路４８に、圧力開放手段４３から貯湯タンク２の上部への空気の流れを許容する第２逆流防止手段４９を介設していることを特徴としている。

請求項７の貯湯式給湯機は、上記バイパス路４１に、浴槽４内の湯を加熱するための熱交換部３とポンプ１２とを介設すると共に、上記バイパス路４１においては、熱交換部３よりも貯湯タンク２の上部側に位置に逆流防止手段４７を介設し、この逆流防止手段４７は、貯湯タンク２の上部からバイパス路４１を通って貯湯タンク２の底部へと至る対流に起因する差圧では開弁せず、上記ポンプ１２の駆動によって生じる差圧で開弁するように構成していることを特徴としている。

請求項１の貯湯式給湯機において、貯湯タンク２内の湯水の沸き上げ運転に際して貯湯タンク２内の圧力が上昇して圧力開放手段４３が作動すると、バイパス路４１内の低温水が外部に放散される。このように、従来のように高温湯が放散されるのではなく、低温水が放散されることから、放散熱を抑制でき、蓄熱ロスを低減できる。

請求項２、３の貯湯式給湯機によれば、低温水とともに滞留空気も外部放散されるので、従来のように空気抜き装置を設置する必要がなく、機器コストを低減できる。

請求項４の貯湯式給湯機では、狭隘部４４を設けたことで、高温湯の放散を確実に抑制できるので、一段と確実に機器効率を向上できる。

請求項５の貯湯式給湯機では、バイパス路４１を貯湯式給湯機に不可欠な構成と兼用しているので、全く別にバイパス路４１を構成する場合に比較して、機器コストを大幅に低減することが可能となる。また、その際に必要な逆流防止手段４７で、貯湯タンク２内の高温湯のバイパス路４１を経由する自然対流を防止しているので、この点においてもエネルギロスの発生を抑制することが可能である。

また、請求項６の貯湯式給湯機では、上記逆流防止手段４７とは反対側、すなわち圧力開放手段４３からの空気が貯湯タンク２側へと流れるのを許容しているので、貯湯タンク２内に負圧が発生した場合には、吸気性能を向上することが可能となる。

請求項７の貯湯式給湯機では、バイパス路４１を貯湯式給湯機に不可欠な構成と兼用しているので、全く別にバイパス路４１を構成する場合に比較して、機器コストを大幅に低減することが可能となる。また、その際に必要な逆流防止手段４７で、貯湯タンク２内の高温湯のバイパス路４１を経由する自然対流を防止しているので、この点においてもエネルギロスの発生を抑制することが可能である。

次に、この発明の貯湯式給湯機の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。まず図１は、図５における要部Ａを拡大して示す水回路図である。同図のように、貯湯タンク２の上部と下部とを接続するバイパス路４１を構成し、このバイパス路４１に弁取付口４２を設けて逃し弁４３を接続している。ここで、逃し弁４３が圧力開放手段を構成するものであるが、弁取付口４２のその一部を構成するものであると理解されたい。そしてこの場合、バイパス路４１は、熱交換部３に接続された配管３６、３７、及び熱交換部３の内部通路３ａによって構成されている。バイパス路４１は、さらに詳しくいうと、貯湯タンク２の上部（頂部）に接続された上部バイパス路４１ａ、狭隘部４４、空気溜め部４５、配管３６、熱交換部３の内部通路３ａ、貯湯タンク２の下部（底部）に接続された配管３７とより成るものである。すなわち、バイパス路４１には、貯湯タンク２の頂部よりも高い位置に位置する高所部を設け、この高所部を空気溜め部４５とし、その近傍（空気溜め部のやや下側）に弁取付口４２を設けている。この場合、貯湯タンク２の頂部よりも高い位置に弁取付口４２を配置している。また、空気溜め部４５と上部バイパス路４１ａとの間には、バイパス路４１における他の部分の流路面積よりも流路面積の小さい狭隘部４４を形成している。

ここで、上記空気溜め部４５についてさらに説明すると、空気溜め部４５においては、初期タンク給水時は、配管内が大気圧に近いが、流水動圧により配管内の空気がＸ部に存在し、給水完了時にＹ部に移動する。このとき圧力は最大で逃し弁４３の圧力まで加圧されるため、空気体積は圧縮されるが、この状態でＹ部に空気を滞留させておく必要がある。そのため、大気圧と逃し弁４３の設定圧力との比を考慮して、Ｘ部体積をＹ部体積の３倍以上の体積にしておくのが好ましい。

上記バイパス路４１においては、上記狭隘部４４と空気溜め部４５とをバイパスして上部バイパス路４１ａとバイパス路４１（通路３６）とを連通する第１連通路４６を設け、この第１連通路４６に第１逆止弁（第１逆流防止手段）４７を介設している。この第１逆止弁４７は、貯湯タンク２の上部から上部バイパス路４１ａ、及びバイパス路４１を通って貯湯タンク２の底部へと至る対流に起因する差圧では開弁せず、上記ポンプ１２の駆動によって生じる差圧で開弁するように構成している。ここで、対流に起因する差圧とは、貯湯タンク２内とバイパス路４１内との密度差によって発生する圧力差であり、水の密度差は０〜９０℃の範囲では最大３．６％であるので、貯湯タンク２の高さを２ｍ程度とした場合には、７２ｍｍ程度の水頭圧（０．７２ｋＰａ）となる。

また、上記第１逆止弁４７の前後をバイパスする第２連通路４８を設け、この第２連通路４８に、圧力開放手段４３から貯湯タンク２の上部への空気の流れを許容する第２逆止弁（第２逆流防止手段）４９を介設している。

上記実施形態の貯湯式給湯機において、貯湯タンク２内の湯水の沸き上げ運転に際して貯湯タンク２内の圧力が上昇して逃し弁４３が作動すると、バイパス路４１内の低温水が外部に放散される。このように、従来のように高温湯が放散されるのではなく、低温水が放散されることから、放散熱を抑制でき、蓄熱ロスを低減できる。この結果、具体的には、機器効率を約３％（１５℃から８５℃までの比重低下分）だけ向上できる。また、低温水とともに滞留空気も外部放散されるので、従来のように空気抜き装置を設置する必要がなく、機器コストを低減できる。また、狭隘部４４を設けたことで、高温湯の放散を確実に抑制できるので、一段と確実に機器効率を向上できる。

また、バイパス路４１を、熱交換部３に接続された配管３６、３７、及び熱交換部３の内部通路３ａによって構成し、バイパス路４１を貯湯式給湯機に不可欠な構成と兼用しているので、全く別にバイパス路４１を構成する場合に比較して、機器コストを大幅に低減することが可能となる。また、その際に必要な第１逆止弁４７で、貯湯タンク２内の高温湯のバイパス路４１を経由する自然対流を防止している。従って、この点においてもエネルギロスの発生を抑制することが可能である。さらに、上記第１逆止弁４７とは反対側、すなわち圧力開放手段４３からの空気が貯湯タンク２側へと流れるのを許容しているので、貯湯タンク２内に負圧が発生した場合（例えば、階下給湯の場合）には、吸気性能を向上し、タンク２の破損を防止できる。

図２には、第２実施形態を示している。これは、第１実施形態における第２連通路４８、及び第２逆止弁４９の設置を省略したものである。この第２実施形態においては、負圧に関連する事項を除き、上記第１実施形態と略同様の作用効果が得られる。

図３には、第３実施形態を示している。これは、風呂加熱回路とは全く独立して別にバイパス路４１を設けた実施形態である。この場合にも、低温水の外部放散によるエネルギ効率の向上、空気抜き装置の設置省略という作用効果が得られることになる。

図４には、第４実施形態を示している。これは、第２実施形態において、狭隘部４４、空気溜め部４５の設置を省略すると共に、第１連通路４６でバイパス路４１の一部を構成したものである。この実施形態においては、空気抜き装置５０は必要であるものの、狭隘部４４、空気溜め部４５に起因する作用効果を除いては、第２実施形態と略同様の作用効果が得られる。なお、第２〜第４実施形態において、第１実施形態と同一機能を有する各部は、第１実施形態と同一の符号で示してその説明を省略する。

この発明の貯湯式給湯機の第１実施形態においてその要部を拡大して示す回路図である。この発明の貯湯式給湯機の第２実施形態においてその要部を拡大して示す回路図である。この発明の貯湯式給湯機の第３実施形態においてその要部を拡大して示す回路図である。この発明の貯湯式給湯機の第４実施形態においてその要部を拡大して示す回路図である。この発明の貯湯式給湯機の第１、第２、第４実施形態における全体回路図である。

符号の説明

２・・貯湯タンク、３・・熱交換部、４・・浴槽、１２・・ポンプ、４１・・バイパス路、４２・・弁取付口、４３・・逃し弁（圧力開放手段）、４４・・狭隘部、４５・・空気溜め部、４６・・第１連通路、４７・・第１逆止弁（第１逆流防止手段）、４８・・第２連通路、４９・・第２逆止弁（第２逆流防止手段）

Claims

貯湯タンク（２）内の低温水を加熱し高温湯として貯留する貯湯式給湯機において、貯湯タンク（２）の上部と下部とを接続するバイパス路（４１）を構成し、このバイパス路（４１）に逃し弁などの圧力開放手段（４３）を接続していることを特徴とする貯湯式給湯機。
上記バイパス路（４１）には、貯湯タンク（２）の頂部よりも高い位置に位置する高所部を設け、高所部を空気溜め部（４５）とし、高所部又はその近傍に圧力開放手段（４３）に通ずる弁取付口（４２）を設けていることを特徴とする請求項１の貯湯式給湯機。
上記圧力開放手段（４３）に通ずる弁取付口（４２）を、貯湯タンク（２）の頂部よりも高い位置に配置していることを特徴とする請求項２の貯湯式給湯機。
上記空気溜め部（４５）と貯湯タンク（２）の上部との間のバイパス路（４１）には、バイパス路（４１）における他の部分の流路面積よりも流路面積の小さい狭隘部（４４）を形成してあることを特徴とする請求項２又は請求項３の貯湯式給湯機。
上記バイパス路（４１）に、浴槽（４）内の湯を加熱するための熱交換部（３）とポンプ（１２）とを介設すると共に、上記バイパス路（４１）においては、上記狭隘部（４４）と空気溜め部（４５）とをバイパスして貯湯タンク（２）の上部とバイパス路（４１）とを連通する連通路（４６）を設け、この連通路（４６）に逆流防止手段（４７）を介設し、この逆流防止手段（４７）は、貯湯タンク（２）の上部からバイパス路（４１）を通って貯湯タンク（２）の底部へと至る対流に起因する差圧では開弁せず、上記ポンプ（１２）の駆動によって生じる差圧で開弁するように構成していることを特徴とする請求項４の貯湯式給湯機。
上記逆流防止手段（４７）の前後をバイパスする第２連通路（４８）を設け、この第２連通路（４８）に、圧力開放手段（４３）から貯湯タンク（２）の上部への空気の流れを許容する第２逆流防止手段（４９）を介設していることを特徴とする請求項５の貯湯式給湯機。
上記バイパス路（４１）に、浴槽（４）内の湯を加熱するための熱交換部（３）とポンプ（１２）とを介設すると共に、上記バイパス路（４１）においては、熱交換部（３）よりも貯湯タンク（２）の上部側に位置に逆流防止手段（４７）を介設し、この逆流防止手段（４７）は、貯湯タンク（２）の上部からバイパス路（４１）を通って貯湯タンク（２）の底部へと至る対流に起因する差圧では開弁せず、上記ポンプ（１２）の駆動によって生じる差圧で開弁するように構成していることを特徴とする請求項１の貯湯式給湯機。