JP2009228969A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】脚部からの放熱を抑制して貯湯タンクの保温性を向上させることができる貯湯式給湯機を得ること。
【解決手段】加熱源であるヒートポンプユニット１０で沸き上げられた湯を直列に接続された複数の貯湯タンク２０，３０の各々に所定の順番で貯留する貯湯式給湯機１００を構成するにあたり、上流側の貯湯タンク２０とその下流側の貯湯タンク３０とを連結する連結管４０での一端を上流側の貯湯タンクの内部にまで接続し、該上流側の貯湯タンクに接続された連結管の解放端での開口面の高さを、上流側の貯湯タンクでの脚部２２の上端の高さと略同じにするか、または上流側の貯湯タンクでの脚部の上端の高さ以上にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の貯湯タンクを備えた貯湯式給湯機に関するものである。

狭い空間で大きな貯湯量を確保する目的で、複数の貯湯タンクを直列に接続した貯湯式給湯機が用いられることがある。例えば特許文献１には、給水管が接続された取水側の貯湯タンクと給湯管が接続された給湯側の貯湯タンクとを備え、取水側の貯湯タンクの頂部と給湯側の貯湯タンクの底部とを連結管で連結することで各貯湯タンクに湯を蓄えることを可能にした給湯装置（貯湯式給湯機）が記載されている。

特開２００５−１６４１５３号公報

特許文献１に記載された貯湯式給湯機におけるように給湯側の貯湯タンクの底部に連結管を接続した場合、湯の沸上げ時に給湯側の貯湯タンクから取水側の貯湯タンクに所望温度の湯が供給されるようにするためには、給湯側の貯湯タンクの底部にまで所望温度の湯層を形成することが必要となる。しかしながら、一般に貯湯タンクはタンク本体と該タンク本体を支持する脚部とを有しているので、給湯側の貯湯タンクの底部にまで湯層を形成すると、湯の熱が上記の脚部から放散されてしまって給湯側貯湯タンクの保温性が低下する。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、脚部からの放熱を抑制して貯湯タンクの保温性を向上させることができる貯湯式給湯機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成する本発明の貯湯式給湯機は、水を加熱して湯に沸き上げる加熱源に複数の貯湯タンクを直列に接続して、加熱源で沸き上げられた湯を複数の貯湯タンクの各々に所定の順番で貯留する貯湯式給湯機であって、複数の貯湯タンクの各々は、湯を貯留するタンク本体と、タンク本体の下部に取り付けられてタンク本体を支持する脚部とを有し、複数の貯湯タンクのうちで湯を最初に貯留する給湯側貯湯タンクの上部には、加熱源で沸き上げられた湯の流路となる流入管路の一端と、給湯側貯湯タンクに貯留された湯を所定の給湯先に供給する給湯管の一端とが接続され、複数の貯湯タンクのうちで湯を最後に貯留する取水側貯湯タンクの下部には、取水側貯湯タンクに貯留された水を取水して加熱源に供給する流出管路の一端と、取水側貯湯タンクに水源からの水を供給する給水管の一端とが接続され、複数の貯湯タンクのうちで給湯側貯湯タンクを除いた残りの貯湯タンクの各々は、貯湯タンクの上部に一端が接続され、貯湯順が１つ早い上流側の貯湯タンクの下部に他端側が接続された連結管により上流側の貯湯タンクと連結され、上流側の貯湯タンクの下部に接続された連結管の他端での開口面の高さは、上流側の貯湯タンクのタンク本体の底を基準としたときに、上流側の貯湯タンクでの脚部の上端の高さと略同じに構成するものである。

また、上述した課題を解決し、目的を達成する本発明の他の貯湯式給湯機は、水を加熱して湯に沸き上げる加熱源に複数の貯湯タンクを直列に接続して、加熱源で沸き上げられた湯を複数の貯湯タンクの各々に所定の順番で貯留する貯湯式給湯機であって、複数の貯湯タンクの各々は、湯を貯留するタンク本体と、タンク本体の下部に取り付けられてタンク本体を支持する脚部とを有し、複数の貯湯タンクのうちで湯を最初に貯留する給湯側貯湯タンクの上部には、加熱源で沸き上げられた湯の流路となる流入管路の一端と、給湯側貯湯タンクに貯留された湯を所定の給湯先に供給する給湯管の一端とが接続され、複数の貯湯タンクのうちで湯を最後に貯留する取水側貯湯タンクの下部には、取水側貯湯タンクに貯留された水を取水して加熱源に供給する流出管路の一端と、取水側貯湯タンクに水源からの水を供給する給水管の一端とが接続され、複数の貯湯タンクのうちで給湯側貯湯タンクを除いた残りの貯湯タンクの各々は、貯湯タンクの上部に一端が接続され、貯湯順が１つ早い上流側の貯湯タンクの下部に他端側が接続された連結管により上流側の貯湯タンクと連結され、上流側の貯湯タンクの下部に接続された連結管の他端での開口面の高さは、上流側の貯湯タンクのタンク本体の底を基準としたときに、上流側の貯湯タンクでの脚部の上端の高さ以上に構成するものである。

本発明の貯湯式給湯機では、上流側の貯湯タンクの下部に接続された連結管での開口面の高さが脚部の上端の高さの近傍か、または当該脚部の上端の高さ以上であるので、上流側の貯湯タンクでは脚部からの熱放散が抑えられる。従って、本発明の貯湯式給湯機によれば、上流側の貯湯タンクの保温性を向上させることができる。

以下に、本発明にかかる貯湯式給湯機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の貯湯式給湯機の一例を示す概略図である。同図に示す貯湯式給湯機１００は、ヒートポンプユニット１０と、給湯側貯湯タンク２０と、取水側貯湯タンク３０と、連結管４０と、取水側貯湯タンク３０とヒートポンプユニット１０とを接続する流出管路５１と、ヒートポンプユニット１０と給湯側貯湯タンク２０とを接続する流入管路５２と、給湯管６０と、給水管７０とを備えている。

ヒートポンプユニット１０は、水を湯に沸き上げる加熱源である。ヒートポンプユニット１０は、図示しない熱交換器を有しており、取水側貯湯タンク３０の下部から流出管路５１へ流入した水を熱交換器により湯に沸き上げる。熱交換器で沸き上げられた湯は、流入管路５２に流入し、給湯側貯湯タンク２０と取水側貯湯タンク３０とにこの順番で貯留される。給湯側貯湯タンク２０が上流側の貯湯タンクに相当し、取水側貯湯タンク３０が下流側の貯湯タンクに相当する。

ヒートポンプユニット１０で沸き上げられた湯が最初に貯留される給湯側貯湯タンク２０は、タンク本体２１と該タンク本体２１を支持する複数の脚部２２とを有している。給湯側貯湯タンク２０の頂部（タンク本体２１の頂部）には、流入管路５２の一端と給湯管６０の一端とが接続されており、給湯側貯湯タンク２０の下部（タンク本体２１の下部）には、連結管４０が固定される連結管固定部２３が設けられている。各脚部２２は例えば鋼板等で作製され、その上部はタンク本体２１の下部に溶接等により固定されている。各脚部２２の下端は、タンク本体２１の下方で床（図示せず）などに固定されている。

また、給湯側貯湯タンク２０の上部には、一端が圧力逃し弁２５の１次側に接続された圧力逃し弁１次側接続配管２６が接続されている。圧力逃し弁２５の２次側には、一端が図示しないドレン配管などに接続された圧力逃し弁２次側接続配管２７が接続されている。圧力逃し弁２５は、タンク本体２１内の水の温度上昇に伴う体積膨張によってタンク本体２１が破裂してしまうのを防止する。上記の体積膨張により生じた余剰水が前述の圧力逃し弁１次側接続配管２６を介して圧力逃し弁２５に供給され、ここから圧力逃し弁２次側接続配管２７を介してドレン配管に排出される。

ヒートポンプユニット１０で沸き上げられた湯が最後に貯留される取水側貯湯タンク３０は、タンク本体３１と該タンク本体３１を支持する複数の脚部３２とを有している。取水側貯湯タンク３０の頂部（タンク本体３１の頂部）には連結管４０の一端が接続されており、取水側貯湯タンク３０の下部（タンク本体３１の下部）には流出管路５１の一端と給水管７０の一端とが接続されている。各脚部３２は例えば鋼板等で作製され、給湯側貯湯タンク２０の各脚部２２と同様に、その上部はタンク本体３１の下部に溶接等により固定され、その下端はタンク本体３１の下方で床（図示せず）などに固定されている。

連結管４０は、一端が取水側貯湯タンク３０の上部に接続され、他端が給湯側貯湯タンク２０の下部から該給湯側貯湯タンク２０内に接続されて、取水側貯湯タンク３０と給湯側貯湯タンク２０とを連通させる。この連結管４０は、一端が取水側貯湯タンク３０の頂部に接続され、他端が給湯側貯湯タンク２０の連結管固定部２３に接続された第１連結管部４１と、一端が連結管固定部２３に接続され、他端が給湯側貯湯タンク２０内に接続された第２連結管部４２とを有している。

上記の第２連結管部４２は、連結管固定部２３から斜めに給湯側貯湯タンク２０内に接続された直管であり、該第２連結管部４２での上記他端の開口面の高さ、すなわち解放端の高さは、給湯側貯湯タンク２０のタンク本体２１の底を基準とした際に、各脚部２２の上端の高さの近傍である。図示の例では、各脚部２２の上端を繋いだ仮想線ＶＬからタンク本体２１の底部側に所定距離分だけ平行にずらした線上に上記の開口面が位置している。上記の開口面の位置は仮想線ＶＬの上側および下側のいずれであってもよく、仮想線ＶＬからどの程度ずらすかは、屋内、屋外、設置地域の気候など貯湯式給湯機１００の設置環境に応じて、給湯側貯湯タンク２０に貯留された湯の熱が各脚部２２から放散され難くなるよう貯湯式給湯機１００のメーカにより決定される。

流出管路５１は、流入管路５２と共に循環管路を構成し、取水側貯湯タンク３０内の水をヒートポンプユニット１０に流入させる。流出管路５１の途中には循環ポンプＰが設けられている。流入管路５２は、ヒートポンプユニット１０により沸き上げられた湯を給湯側貯湯タンク２０に流入させる。なお、循環ポンプＰは、図示しない制御装置に接続されている。

給湯管６０は、給湯側貯湯タンク２０に貯留された湯を所定の給湯先に供給する。給湯管６０には図示しない給湯栓が接続されており、使用者がこの給湯栓を開くことにより、給湯側貯湯タンク２０内の湯が給湯管６０を介して当該給湯栓から出湯する。給水管７０は、水道等の水源からの水を取水側貯湯タンク３０に供給する。この給水管７０の途中には減圧弁７１が設けられており、水源から供給された水が減圧弁７１により所定の水圧に減圧されて取水側貯湯タンク３０に供給される。取水側貯湯タンク３０と給水側貯湯タンク２０とが連結管４０により接続されているので、これらの貯湯タンク２０，３０は所定の水圧により常時満水状態に保たれる。

なお、貯湯式給湯機１００には、図示しない制御装置と図示しない操作部とが設けられており、操作部から使用者が入力した指令や情報、および給湯側貯湯タンク２０内に設けられた温度センサによる温度情報等に基づいて制御装置がヒートポンプユニット１０や循環ポンプＰの動作を制御する。例えば、ヒートポンプユニット１０による沸上げ温度を指定する情報や、沸上げ運転の開始時刻を指定する情報や、貯湯式給湯機１００の起動を指示する指令などが操作部から入力される。

次に、貯湯式給湯機１００の沸上げ運転から給湯運転までの動作について説明する。沸上げ開始時刻は、光熱費を抑えるため、例えば深夜電力時間帯（一般に２３時から７時の間）に設定される。沸上げ運転は、使用者により指定された沸上げ開始時刻になると開始される。

沸上げ運転時には、ヒートポンプユニット１０と循環ポンプＰとが同時期に起動されて、取水側貯湯タンク３０に貯留されている水が流出管路５１を介してヒートポンプユニット１０に流入する。ヒートポンプユニット１０に流入した水は、設定された温度（例えば９０℃）になるようにヒートポンプユニット１０により加熱されて湯に沸き上げられる。ヒートポンプユニット１０により沸き上げられた湯は、流入管路５２を介して給湯側貯湯タンク２０に流入する。このとき、湯の比重の方が水の比重よりも小さいことから、給湯側貯湯タンク２０に流入した湯はタンク本体２１の上部に滞留する。

連結管４０により取水側貯湯タンク３０の上部と給湯側貯湯タンク２０の下部とが連通していることから、循環ポンプＰにより取水側貯湯タンク３０からヒートポンプユニット１０へ流出した水の量と略同量の水が給湯側貯湯タンク２０から取水側貯湯タンク３０に流入する。沸上げ運転の開始から時間が経過するにつれて、給湯側貯湯タンク２０内の湯層はタンク本体２１の下部側に拡大する。

図２は、沸上げ運転時の給湯側貯湯タンク２０を示す概念図である。同図に示すように、給湯側貯湯タンク２０内の湯層Ｈが第２連結管部４２での解放端の開口面辺りまで拡大すると、湯層Ｈを形成する湯が第２連結管部４２、連結管固定部２３および第１連結管部４１を経由して取水側貯湯タンク３０に流入するようになるので、湯層Ｈの拡大が抑えられる。沸上げ運転時の給湯側貯湯タンク２０では、タンク本体２１内での上記解放端の位置よりも下方に比較的低温の水層Ｃが形成されたままとなる。

さらに時間が経過すると、給湯側貯湯タンク２０から流入した湯により取水側貯湯タンク３０で湯層が拡大する。取水側貯湯タンク３０内の湯層が拡大して当該取水側貯湯タンク３０の下部に設けられた温度検出センサ（図示せず）による検知温度が一定温度（例えば６０℃）を超えると、図示しない制御装置は、給湯側貯湯タンク２０および取水側貯湯タンク３０内に必要量の湯が確保されたと判断して、沸上げ運転を終了する。なお、沸上げ運転時に給湯側貯湯タンク２０内に生じた余剰水は、圧力逃し弁２５から排出される。これにより、給湯側貯湯タンク２０内の圧力は一定圧以下に維持される。

沸上げ運転が終了すると、給湯側貯湯タンク２０および取水側貯湯タンク３０内には湯が保持され、使用者が湯を使用するまで待機状態となる。待機状態の間、沸上げ運転の際に給湯側貯湯タンク２０の下部に形成された水層Ｃ（図２参照）は、給湯側貯湯タンク２０内で水の流動が殆ど起こらないため、その状態を略維持する。

使用者が図示しない給湯栓を随時開くと、給湯側貯湯タンク２０内の湯が給湯管６０を介して当該給湯栓から出湯する。連結管４０により取水側貯湯タンク３０と給湯側貯湯タンク２０とが連通していることにより、給湯栓から出湯した湯量と同量分の湯が取水側貯湯タンク３０から第１連結管部４１、連結管固定部２３、第２連結管部４２を経由して給湯側貯湯タンク２０の下部に流入するとともに、取水側貯湯タンク３０には、給湯栓から出湯した湯量と略同量の水が給水管７０から補給される。

このとき、第２連結管部４２から給湯側貯湯タンク２０内に流入した湯の多くは、第２連結管部４２の解放端よりも上側側に流動する。使用者が湯を使用し続けると、取水側貯湯タンク３０内に蓄えられていた全ての湯が給水管７０から補給された水により置換され、取水側貯湯タンク３０から連結管４０を介して給湯側貯湯タンク２０に水が供給される結果として、給湯側貯湯タンク２０内の湯層Ｈ（図２参照）がタンク本体２１の頂部側に縮小する。このとき、給湯側貯湯タンク２０内の水層Ｃ（図２参照）がタンク本体２１の頂部側に拡大する。

従って、沸き上げ運転時および使用者による湯の使用時のいずれにおいても、給湯側貯湯タンク２０の下部には水層Ｃが形成されたままとなる。給湯側貯湯タンク２０内に形成された湯層Ｈの熱が各脚部２２から放散されてしまうことが抑えられる。このため、貯湯式給湯機１００では給湯側貯湯タンク２０の保温性が向上し、当該給湯側貯湯タンク２０内の湯の温度低下が抑制される。

実施の形態２．
図３は、本発明の貯湯式給湯機の他の例での要部を示す概念図である。同図に示す貯湯式給湯機２００は、給湯側貯湯タンク２０と連結管１４０との位置関係および連結管１４０の形状をそれぞれ除き、図１に示す貯湯式給湯機１００と同様の構成を有する。図３に示す構成部材のうちで図１に示した構成部材と共通するものについては、図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。

上記の連結管１４０は、一端が取水側貯湯タンク（図示せず）の頂部に接続され、他端が給湯側貯湯タンク２０の連結管固定部２３に接続された第１連結管部１４１と、一端が連結管固定部２３に接続され、他端が給湯側貯湯タンク２０内に接続された第２連結管部１４２とを有している。連結管固定部２３は、給湯側貯湯タンク２０での各脚部２２の上端よりも上方において、タンク本体２１に設けられている。

連結管１４０を構成する第２連結管部１４２はＬ字状を呈し、連結管固定部２３から略水平にタンク本体２１内に延在した後に下方に延在している。この第２連結管部１４２での上記他端の開口面の高さ、すなわち解放端の高さは、給湯側貯湯タンク２０のタンク本体２１の底を基準とした際に、各脚部２２の上端の高さ以上である。図示の例では、各脚部２２の上端を繋いだ仮想線ＶＬからタンク本体２１の頂部側に所定距離分だけ平行にずらした線上に上記の開口面が位置している。上記開口面の位置を仮想線ＶＬからどの程度ずらすかは、屋内、屋外、設置地域の気候など貯湯式給湯機２００の設置環境に応じて、貯湯式給湯機２００のメーカにより決定される。

このように構成された貯湯式給湯機２００では、第２連結管部１４２での上記解放端が各脚部２２の上端の上方に位置しているので、沸上げ運転時および使用者による湯の使用時のいずれにおいても、給湯側貯湯タンク２０内には上記の仮想線ＶＬよりも上方に湯層Ｈが形成され、その下に水層Ｃが形成される。従って、当該貯湯式給湯機２００では、実施の形態１で説明した貯湯式給湯機１００と比べても湯層Ｈの熱が各脚部２２から放散され難く、給湯側貯湯タンク２０の保温性がより向上する。

また、連結管固定部２３が各脚部２２の上方に設けられているので、第２連結管部１４２および連結管固定部２３が水層Ｃと接触しない。この点からも湯層Ｈの熱の放散が抑えられ、給湯側貯湯タンク２０の保温性がより向上する。

以上、本発明の貯湯式給湯機について実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明は上述の形態に限定されるものではない。例えば、実施の形態１で説明した貯湯式給湯機１００では加熱源としてヒートポンプユニット１０を用いているが、例えばヒータやガス燃焼装置を加熱源として用いてもよい。また、貯湯タンクの総数は２以上の所望数とすることができる。給湯側貯湯タンク２０での給湯管の接続位置は、タンク本体２１と圧力逃し弁１次側接続配管２６（図１参照）との接続位置と同じ高さか、タンク本体２１と圧力逃し弁１次側接続配管２６（図１参照）との接続位置よりも下方にすることもできる。

給湯側貯湯タンク内に接続される第２連結管部４２，１４２（図１〜図３参照）の解放端側の形状は、開口面に近づくに伴って内径が拡大する形状であってもよい。また、第２連結管部４２、１４２の解放端側を分岐させて複数の開口面を設けてもよい。実施の形態２で説明した貯湯式給湯機２００におけるようにＬ字状の第２連結管部１４２を用いる場合、該第２連結管部１４２での解放端は、給湯側貯湯タンク２０の頂部側に面していてもよい。また、第２連結管部の形状は直管状やＬ字状に限らず、他の形状、例えばＳ字状であってもよい。本発明の貯湯式給湯機については、上述したもの以外にも種々の変形、修飾、組合わせ等が可能である。

本発明は、家庭用や業務用の貯湯式給湯機に適用することができ、貯湯式給湯機の省エネルギー化を図るうえで好適である。

本発明の貯湯式給湯機の一例を示す概略図である。 図１に示した貯湯式給湯機の沸上げ運転時の状態を示す概念図である。 本発明の貯湯式給湯機の他の例での要部を示す概念図である。

符号の説明

１０ ヒートポンプユニット
２０ 給湯側貯湯タンク
２１ タンク本体
２２ 脚部
２３ 連結管固定部
３０ 取水側貯湯タンク
３１ タンク本体
３２ 脚部
４０，１４０ 連結管
４１，１４１ 第１連結管部
４２，１４２ 第２連結管部
５１ 流出管路
５２ 流入管路
６０ 給湯管
７０ 給水管
１００，２００ 貯湯式給湯機
Ｃ 水層
Ｈ 湯層
Ｐ 循環ポンプ

Claims (3)

1. 水を加熱して湯に沸き上げる加熱源に複数の貯湯タンクを直列に接続して、前記加熱源で沸き上げられた湯を前記複数の貯湯タンクの各々に所定の順番で貯留する貯湯式給湯機であって、
   前記複数の貯湯タンクの各々は、前記湯を貯留するタンク本体と、該タンク本体の下部に取り付けられて該タンク本体を支持する脚部とを有し、
   前記複数の貯湯タンクのうちで前記湯を最初に貯留する給湯側貯湯タンクの上部には、前記加熱源で沸き上げられた湯の流路となる流入管路の一端と、該給湯側貯湯タンクに貯留された湯を所定の給湯先に供給する給湯管の一端とが接続され、
   前記複数の貯湯タンクのうちで前記湯を最後に貯留する取水側貯湯タンクの下部には、該取水側貯湯タンクに貯留された水を取水して前記加熱源に供給する流出管路の一端と、該取水側貯湯タンクに水源からの水を供給する給水管の一端とが接続され、
   前記複数の貯湯タンクのうちで前記給湯側貯湯タンクを除いた残りの貯湯タンクの各々は、該貯湯タンクの上部に一端が接続され、貯湯順が１つ早い上流側の貯湯タンクの下部に他端側が接続された連結管により前記上流側の貯湯タンクと連結され、
   前記上流側の貯湯タンクの下部に接続された前記連結管の他端での開口面の高さは、前記上流側の貯湯タンクのタンク本体の底を基準としたときに、前記上流側の貯湯タンクでの前記脚部の上端の近傍である、
   ことを特徴とする貯湯式給湯機。
2. 水を加熱して湯に沸き上げる加熱源に複数の貯湯タンクを直列に接続して、前記加熱源で沸き上げられた湯を前記複数の貯湯タンクの各々に所定の順番で貯留する貯湯式給湯機であって、
   前記複数の貯湯タンクの各々は、前記湯を貯留するタンク本体と、該タンク本体の下部に取り付けられて該タンク本体を支持する脚部とを有し、
   前記複数の貯湯タンクのうちで前記湯を最初に貯留する給湯側貯湯タンクの上部には、前記加熱源で沸き上げられた湯の流路となる流入管路の一端と、該給湯側貯湯タンクに貯留された湯を所定の給湯先に供給する給湯管の一端とが接続され、
   前記複数の貯湯タンクのうちで前記湯を最後に貯留する取水側貯湯タンクの下部には、該取水側貯湯タンクに貯留された水を取水して前記加熱源に供給する流出管路の一端と、該取水側貯湯タンクに水源からの水を供給する給水管の一端とが接続され、
   前記複数の貯湯タンクのうちで前記給湯側貯湯タンクを除いた残りの貯湯タンクの各々は、該貯湯タンクの上部に一端が接続され、貯湯順が１つ早い上流側の貯湯タンクの下部に他端側が接続された連結管により前記上流側の貯湯タンクと連結され、
   前記上流側の貯湯タンクの下部に接続された前記連結管の他端での開口面の高さは、前記上流側の貯湯タンクのタンク本体の底を基準としたときに、前記上流側の貯湯タンクでの前記脚部の上端の高さ以上である、
   ことを特徴とする貯湯式給湯機。
3. 前記上流側の貯湯タンクは、該上流側の貯湯タンクの下部に前記連結管を固定する連結管固定部を有し、該連結管固定部は、該上流側の貯湯タンクの前記脚部の上端よりも上方に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の貯湯式給湯機。

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