JP2010096498A - 暖房給湯装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】例えば北欧等の暖房負荷の高い地域でも十分な暖房を行うことができる暖房給湯装置を提供する。
【解決手段】暖房給湯装置は、ヒートポンプユニット２、貯水タンク１、水タンク内熱交換器１０および管路３１，３２を備えている。管路３２の案内により、貯水タンク１内に貯められた温水は、貯水タンク１外のラジエタ３０を経由した後、管路３１の案内により、再び、貯水タンク１内に戻って循環する。これにより、ラジエタ３０は、貯水タンク１内に貯められた多量の温水の熱量を直接利用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、暖房および給湯に使用される暖房給湯装置に関する。
従来、暖房給湯装置としては、特開２００４−２３２９１４号公報（特許文献１）に開示されたものがある。この暖房給湯装置は、ヒートポンプと、このヒートポンプで加熱された温水を貯える温水タンクと、この温水タンク内の上部領域のみに配置された熱交換器と、この熱交換器に接続された暖房機とを備えている。
上記温水タンクは出湯管を介して蛇口に接続されている。この蛇口を開くことにより、温水タンクに貯えた温水を蛇口から取り出すことができる。
上記暖房機は温水タンクに貯えた温水を利用して暖房運転を行う。より詳しくは、上記暖房運転が開始されると、熱交換器内の熱媒は温水タンク内の温水によって加熱される。この加熱された熱媒は、暖房機に送られて暖房機から室内に熱を放出する。
ところが、上記従来の暖房給湯装置は、深夜電力を用いた給湯器の付加的機能として暖房運転を行うため、暖房運転時、室内に放出すべき熱を温水タンク内の温水から熱交換器を介して取り出しているので、その熱を取り出す効率は悪くなっている。すなわち、上記温水タンク内の温水の熱を効率良く暖房機に供給することができない。
したがって、上記従来の暖房給湯装置は、冬場２４時間暖房運転して、例えば暖房負荷：給湯負荷が１０：１となるような例えば北欧等の暖房負荷の高い地域では十分な暖房を行うことができないという問題がある。
特開２００４−２３２９１４号公報
そこで、本発明の課題は、例えば北欧等の暖房負荷の高い地域でも十分な暖房を行うことができる暖房給湯装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の暖房給湯装置は、
ヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットで加熱された温水を貯える温水タンクと、
前記温水タンク内に配置され、給湯水が内部を流れる温水タンク内熱交換器と、
前記温水タンク内に貯められた温水を前記温水タンク外の暖房端末を経由させた後、再び、前記温水タンク内に戻して循環させるための循環回路と
を備え、
前記温水タンク内熱交換器は、内部を下から上に向けて流れる給湯水が、前記温水タンク内の下側領域から上側領域までの温水と順に熱交換されるものであり、
前記温水タンク内に貯留されている貯留水と前記温水タンク内熱交換器内を貫流する貫流水との間の熱交換によって温度変化する貯留水の温度が、前記温水タンク内の下方側において低く、前記温水タンク内の上方側において高くなるように前記温水タンク内熱交換器が構成され、
前記温水タンク内熱交換器が管状体で構成されており、前記温水タンク内熱交換器の下部側部分の管内径が、前記温水タンク内熱交換器の上部側部分の管内径よりも細径であり、前記下部側部分の管内水流速度は前記上部側部分の管内水流速度よりも大きく、
前記温水タンク内熱交換器の下部側部分は前記貯留水の下方側部分と熱交換し、かつ、前記下部側部分と熱交換した前記下方側部分がヒートポンプユニットに供給されるようになっており、
前記温水タンクには、前記下部側部分と熱交換した前記下方側部分を前記ヒートポンプユニットに供給するための開口が設けられ、
前記温水タンク内熱交換器の下部側部分と前記開口との間を遮る部材は配置されていないことを特徴としている。
上記構成の暖房給湯装置によれば、暖房運転を開始すると、温水タンクに貯えた温水が循環経路を介して暖房端末へ流れ、再び、温水タンクに戻る。これにより、上記温水の熱は暖房端末を介して室内に放出される。すなわち、上記暖房端末は、温水タンク内の温水の熱を直接取り出し、室内に放出する。
したがって、上記温水タンク内の温水の熱を暖房端末に効率良く供給できるので、例えば北欧等の暖房負荷の高い地域でも十分な暖房を行うことができる。
従来においては、温水タンク内の熱交換器を介して熱を取り出して、暖房端末に供給していたから、効率が悪くて、十分な暖房を行うことができなかった。
本発明の暖房給湯装置は、
ヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットで加熱された温水を貯える温水タンクと、
前記温水タンク内に配置され、給湯水が内部を流れる温水タンク内熱交換器と、
前記温水タンク内に貯められた温水を前記温水タンク外の暖房端末を経由させた後、再び、前記温水タンク内に戻して循環させるための循環回路と
を備え、
前記温水タンク内熱交換器は、内部を下から上に向けて流れる給湯水が、前記温水タンク内の下側領域から上側領域までの温水と順に熱交換されるものであり、
前記温水タンク内に貯留されている貯留水と前記温水タンク内熱交換器内を貫流する貫流水との間の熱交換によって温度変化する貯留水の温度が、前記温水タンク内の下方側において低く、前記温水タンク内の上方側において高くなるように前記温水タンク内熱交換器が構成され、
前記温水タンク内熱交換器の下部側部分は内面溝付管からなり、
前記温水タンク内熱交換器の下部側部分は前記貯留水の下方側部分と熱交換し、かつ、前記下部側部分と熱交換した前記下方側部分がヒートポンプユニットに供給されるようになっており、
前記温水タンクには、前記下部側部分と熱交換した前記下方側部分を前記ヒートポンプユニットに供給するための開口が設けられ、
前記温水タンク内熱交換器の下部側部分と前記開口との間を遮る部材は配置されていないことを特徴とする。
上記構成の暖房給湯装置によれば、暖房運転を開始すると、温水タンクに貯えた温水が循環経路を介して暖房端末へ流れ、再び、温水タンクに戻る。これにより、上記温水の熱は暖房端末を介して室内に放出される。すなわち、上記暖房端末は、温水タンク内の温水の熱を直接取り出し、室内に放出する。
したがって、上記温水タンク内の温水の熱を暖房端末に効率良く供給できるので、例えば北欧等の暖房負荷の高い地域でも十分な暖房を行うことができる。
従来においては、温水タンク内の熱交換器を介して熱を取り出して、暖房端末に供給していたから、効率が悪くて、十分な暖房を行うことができなかった。
本発明の暖房給湯装置は、
ヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットで加熱された温水を貯える温水タンクと、
前記温水タンク内に配置され、給湯水が内部を流れる温水タンク内熱交換器と、
前記温水タンク内に貯められた温水を前記温水タンク外の暖房端末を経由させた後、再び、前記温水タンク内に戻して循環させるための循環回路と
を備え、
前記温水タンク内熱交換器は、内部を下から上に向けて流れる給湯水が、前記温水タンク内の下側領域から上側領域までの温水と順に熱交換されるものであり、
前記温水タンク内に貯留されている貯留水と前記温水タンク内熱交換器内を貫流する貫流水との間の熱交換によって温度変化する貯留水の温度が、前記温水タンク内の下方側において低く、前記温水タンク内の上方側において高くなるように前記温水タンク内熱交換器が構成され、
前記温水タンク内熱交換器はコイル管状体からなり、前記温水タンク内熱交換器の下部側部分のコイル密度は、前記温水タンク内熱交換器の上部側部分のコイル密度よりも高く、
前記温水タンク内熱交換器の下部側部分は前記貯留水の下方側部分と熱交換し、かつ、前記下部側部分と熱交換した前記下方側部分がヒートポンプユニットに供給されるようになっており、
前記温水タンクには、前記下部側部分と熱交換した前記下方側部分を前記ヒートポンプユニットに供給するための開口が設けられ、
前記温水タンク内熱交換器の下部側部分と前記開口との間を遮る部材は配置されていないことを特徴としている。
上記構成の暖房給湯装置によれば、暖房運転を開始すると、温水タンクに貯えた温水が循環経路を介して暖房端末へ流れ、再び、温水タンクに戻る。これにより、上記温水の熱は暖房端末を介して室内に放出される。すなわち、上記暖房端末は、温水タンク内の温水の熱を直接取り出し、室内に放出する。
したがって、上記温水タンク内の温水の熱を暖房端末に効率良く供給できるので、例えば北欧等の暖房負荷の高い地域でも十分な暖房を行うことができる。
従来においては、温水タンク内の熱交換器を介して熱を取り出して、暖房端末に供給していたから、効率が悪くて、十分な暖房を行うことができなかった。
一実施形態の暖房給湯装置では、
前記温水タンクは円筒状体であり、前記温水タンク内の高さと内径の比である温水タンクアスペクト比が４．０以上である。
一実施形態の暖房給湯装置では、
前記温水タンク内熱交換器はコイル管状体からなり、このコイル管状体の一部を上下方向に管外径よりも高度差の小さい渦巻状とすることにより、前記渦巻状部分が、前記温水タンク内に貯留されている貯留水の上下方向流動に対する抵抗体となるようにした。
一実施形態の暖房給湯装置では、
前記温水タンク内における低位置側水配管の開口より高位の中間高さ位置に、前記温水タンク内の上下方向水流動を規制するバッフル部材を設けた。
一実施形態の暖房給湯装置では、
前記バッフル部材が前記温水タンク内空間を上下方向に区画する横設板状体で構成されている。
一実施形態の暖房給湯装置では、
前記バッフル部材が前記温水タンク内空間を径方向に区画する縦設板状体で構成されている。
一実施形態の暖房給湯装置では、
前記バッフル部材が前記温水タンク内空間を上下方向に区画する横設板状体と前記温水タンク内空間を径方向に区画する縦設板状体とで構成されている。
本発明の暖房給湯装置によれば、温水タンクに貯えた温水を循環経路を介して暖房端末に送ることによって、その温水の熱を熱交換器を経由しないで暖房端末に効率良く供給できるので、例えば北欧等の冬場２４時間暖房運転するような暖房負荷の高い地域で十分な暖房を行うことができる。
本願発明の第１の実施例にかかる暖房給湯装置の説明図である。 貯水タンクのアスペクト比とタンク内水対流作用の関係を示すグラフである。 本願発明の第２の実施例にかかる暖房給湯装置の説明図である。 本願発明の第３の実施例にかかる暖房給湯装置の説明図である。 本願発明の第４の実施例にかかる暖房給湯装置の説明図である。
本願発明の一実施例の暖房給湯装置は、先ず第１の特徴として、温水タンク内の温水を直接人体に接触する用途に使用するのでなく、人体に直接接触する用途については温水タンク内に設けた温水タンク内熱交換器によって間接的に加熱された温水を利用する。
また、前記暖房給湯装置は、第２の特徴として、温水タンクに対してそのアスペクト比（同温水タンク内の高さＨと内径Ｄとの比＝Ｈ／Ｄ）を規定することにより同温水タンク内の水温が平均化されるのを抑制し、それにより温水タンク内において下方側（ヒートポンプユニットの放熱側熱交換器入口側）の水温が上方側の水温より所定温度以上低温度に維持されるようにする（その結果、ヒートポンプユニットの放熱側熱交換器において凝縮冷媒と被加熱水との間の温度差が可及的に大きくとれるようにする）。
より具体的には、本願発明の第１の実施例の暖房給湯装置においては、図１に例示するように、冷媒を圧縮する圧縮機３と、圧縮された冷媒を凝縮させて放熱する放熱側熱交換器４と、凝縮した冷媒を蒸発させて空気から吸熱する吸熱側熱交換器６とをそなえたヒートポンプユニット２と、該ヒートポンプユニット２に対して低位置側水配管２１と高位置側水配管２２によって接続され前記放熱側熱交換器４によって加熱されて温まった水である温水つまり貯留水Ｗ1を貯留すると共にその内部に前記貯留水Ｗ1と熱交換して内部を貫流する給湯水つまり貫流水Ｗ2を加熱する水タンク内熱交換器１０を設けた貯水タンク１とを備えると共に、同貯水タンク１内の高さＨと内径Ｄとの比である貯水タンクアスペクト比（Ｈ／Ｄ）を４．０以上としたことを特徴とするものである。なお、前記貯水タンク１は温水タンクの一例である。また、前記水タンク内熱交換器１０は温水タンク内熱交換器の一例である。
上記のように構成された第１の実施例の暖房給湯装置においては、風呂、台所、シャワー等のように直接人体に向けて供給される温水は、貯水タンク１に設けられた水タンク内熱交換器１０内を貫流する貫流水（給湯水）Ｗ2によって得られ、従来の暖房給湯装置のように貯水タンク１内に滞留している（スケールを含んだ）タンク内の貯留水（温水）Ｗ1が直接人体に向けて供給されることはない。
また、第１の実施例の暖房給湯装置では、貯水タンク１のアスペクト比（Ｈ／Ｄ）を４．０以上として貯水タンク１内における上下方向水流動を抑制し、貯水タンク１内の貯留水Ｗ1の水温の平均化を抑制するようにしているから貯水タンク１内においては、上方（頂部）側の水温より下方（底部）側の水温が可及的に低く保たれ、ヒートポンプユニット２の放熱側熱交換器４に対して比較的低温度の被加熱水を送給することができ、その結果ヒートポンプユニット２による加熱効率を向上させることができる。
因みに、図２は貯水タンク１内の高さＨと内径Ｄの比であるアスペクト比Ｈ／Ｄと貯水タンク１内の水対流作用との関係を表したグラフであるが、一般に貯水タンク１のアスペクト比Ｈ／Ｄが小さい（高さＨに対して内径Ｄが大きい、すなわち太い）程貯水タンク１内の水対流作用（上下水温平均化作用）が活発で、これに対してアスペクト比Ｈ／Ｄが大きくなる（内径Ｄに対して高さＨが大きくなる、すなわち細長くなる）につれて貯水タンク１内の水対流作用が抑制される（貯水タンク１内の上下水温の平均化が抑制される）ことが示されている。
そして、その水対流作用の抑制傾向は貯水タンク１のアスペクト比が４．０を超えるあたりから顕著であり、また、アスペクト比が４．０をこえると貯水タンク１内での水対流が抑制される作用が一定値以下でゆるやかに漸減することが示されている。以上の知見から第１の実施例の暖房給湯装置では貯水タンク１のアスペクト比Ｈ／Ｄを４．０以上と規定したものである（従来の同種の暖房給湯装置においては貯水タンク１のアスペクト比は２．５程度である）。
なお、第１の実施例の暖房給湯装置で採用し得るアスペクト比（Ｈ／Ｄ）の上限は、貯水タンク１の製造、輸送、設置面等の制約からすれば、８．０以内が好適であろうと考えられる。
第１の実施例の暖房給湯装置は、上記のように貯水タンク１のアスペクト比Ｈ／Ｄを４．０以上とすることにより貯水タンク１内における上下方向水流動を抑制して貯水タンク１内の温水つまり貯留水Ｗ1に上下温度差（上方側部分Ｗ1aより下方側部分Ｗ1bの方が低温度）を生じさせるようにしたものであるが、第１の実施例の暖房給湯装置においては、上記の貯水タンクアスペクト比による上記作用に加えて、水タンク内熱交換器１０それ自体の作用によっても貯水タンク１内の貯留水Ｗ1に対する上下温度差（上方側高温・下方側低温）生成作用を助長することもできる。以下、その具体化について説明する。
水タンク内熱交換器１０により貯留水Ｗ1に対する上下温度差生成作用を助長するための具体化の一例を図１に示す暖房給湯装置について説明すると、この図１に示す暖房給湯装置においては、水タンク内熱交換器１０への給水側管路７を貯水タンク１内の底部付近まで直管状に垂設し、その下端から出口側の出湯側管路８までをコイル管状体の水タンク内熱交換器１０とした構成とする一方、同水タンク内熱交換器１０を、管内径が比較的大径の上部側部分１０Ａと同上部側部分１０Ａに対して管内径が比較的小径の下部側部分１０Ｂとを管継手１０Ｄで接続する構成としている。このようにすると、水タンク内熱交換器１０内を流通する給湯水つまり貫流水Ｗ2は、管内径が比較的小径の下部側部分１０Ｂにおいて管内径が比較的大径の上部側部分１０Ａにおけるよりも管内流速が速くなり、貯水タンク１内の貯留水Ｗ1の下部側部分Ｗ1bとの間の熱交換作用がより増大化され、貯水タンク１内の貯留水Ｗ1の下部側部分Ｗ1bからの吸熱作用（除熱作用）が上方側部分Ｗ1aでの吸熱作用（除熱作用）より大きくなって、結果的に貯水タンク１内の貯留水Ｗ1の温度が上部側部分Ｗ1aよりも下部側部分Ｗ1bにおいて可及的に低くなるように作用する。
次に、第２の実施例の暖房給湯装置は、図３に示すように、水タンク内熱交換器１０により貯水タンク１内の貯留水Ｗ1に対する上下温度差生成作用を助長するための具体化の他の例を示すと、図３に示す暖房給湯装置においては、水タンク内熱交換器１０への給水側管路７を貯水タンク１内の底部付近まで直管状に垂設し、その下端から出口側の出湯側管路８までをコイル管状体の水タンク内熱交換器１０とする点は図１に示す暖房給湯装置と同様であるが、図３に示す暖房給湯装置においては、コイル管状体とした水タンク内熱交換器１０におけるコイル密度をその上部側部分１０Ａより下部側部分１０Ｂにおいて高密度とし（同一高さ寸法内においてコイル数を多くする）、それにより、貯水タンク１内の貯留水Ｗ1と水タンク内熱交換器１０内を貫流する貫流水（被加熱水）Ｗ2との間の熱交換作用が、水タンク内熱交換器１０の上部側部分１０Ａよりも下部側部分１０Ｂにおいてより大きくなり、その結果、貯水タンク１内の貯留水Ｗ1に対する吸熱（除熱）作用が同貯留水Ｗ1の上方側部分Ｗ1aよりも下方側部分Ｗ1bにおいて大きく、延いては貯水タンク１内の貯留水Ｗ1の下方側部分Ｗ1bにおける温度降下作用が、上方側部分Ｗ1aよりも可及的に大きくなるようにしている。
また、図３に示す暖房給湯装置においては、水タンク内熱交換器１０の一部（下部側部分１０Ｂの最下端側部分）１０Ｃを上下方向に高度差の小さい渦巻状１０Ｃとすることにより、当該渦巻状部分１０Ｃが貯水タンク１内の貯留水Ｗ1の上下方向流動に対する抵抗体となる（それにより貯水タンク１内水温の平均化が抑制される）ようにしている。
本願発明の他の実施例の暖房給湯装置においては、上記説明の各特徴に加えて、さらに貯水タンク１内に上下方向水流動を規制するバッフル部材を設けることにより、さらにヒートポンプユニット２による加熱効率を向上させることができる。
バッフル部材としては、図１及び図３に例示するように貯水タンク１内空間を上下方向に区画する横設板状体４１Ａであったり、図４に例示するように貯水タンク１内空間を径方向に区画する縦設板状体４１Ｂであったり、あるいは図５に例示するように、横設板状体４１Ａと縦設板状体４１Ｂの組合せであったりしてもよい。
図１、図３及び図５に例示する横設板状体４１Ａは、たとえば合成樹脂やステンレス鋼製の円板状多孔板（または無孔板）とすることができ、その数も貯水タンク１内における低位置側水配管２１の開口２１ａより高位の中間高さ位置において１枚だけ設けても、また多段状に複数枚設けてもよい。
図４および図５に例示する縦設板状体４１Ｂは、たとえば合成樹脂やステンレス鋼製の円筒状多孔板（あるいは無孔板）とすることができ、その数も貯水タンク１内における低位置側水配管２１の開口２１ａより高位の中間高さ位置において１本だけ設けてもよく、また同心円状に複数本設けてもよい。縦設板状体４１Ｂが貯水タンク１内における上下方向水流動を規制するバッフル部材として機能するのは、縦設板状体４１Ｂが貯水タンク１内の空間を径方向に細区画することにより貯水タンク１内の上下方向水流動（対流）が縦設板状体４１Ｂのない場合より抑制されることによる。
なお、図１、図３、図４及び図５に示す各暖房給湯装置においては、水タンク内熱交換器１０の下部側部分１０Ｂ側を熱交換作用のすぐれた内面溝付管として、それにより、水タンク内熱交換器１０の下部側部分１０Ｂにおける熱交換作用がさらに助長されるようにしてもよい。
図１、図３、図４及び図５に例示する暖房給湯装置は、冷媒を圧縮する圧縮機３と、圧縮された冷媒を凝縮させて放熱する放熱側熱交換器４と、凝縮した冷媒を蒸発させて空気から吸熱する吸熱側熱交換器６とをそなえたヒートポンプユニット２を有すると共に、該ヒートポンプユニット２に対して低位置側水配管２１と高位置側水配管２２によって接続され前記放熱側熱交換器４によって加熱される水Ｗ1を貯留する貯水タンク１内に、前記貯留水Ｗ1と熱交換して内部を貫流する貫流水Ｗ2を加熱する水タンク内熱交換器１０を設けて該水タンク内熱交換器１０によって加熱された温水（Ｗ2）を風呂、台所、シャワー等のように直接人体に向けて供給される用途に使用可能としたものであるから、従来の暖房給湯装置のようにごく微量ながらでもスケールを含有する可能性のある貯水タンク１内の貯留水Ｗ1が直接人体に向けて供給される場合に比べて、より一層抵抗感なく衛生的に温水を利用し得る効果がある。
また、前記暖房給湯装置は、貯水タンク１のアスペクト比（Ｈ／Ｄ）を４．０以上としたことにより、貯水タンク１内における上下方向水流動を抑制して貯水タンク１内において貯留水Ｗ1の下方側部分Ｗ1bを比較的低温度に維持することができ、ヒートポンプユニット２側の放熱側熱交換器４との間の熱交換効率を向上させる得る効果がある。
続いて図１、図３、図４及び図５を参照して第１〜第４の実施例の暖房給湯装置をより詳しく説明する。
図１、図３、図４及び図５に示す各実施例の暖房給湯装置は、冷媒を圧縮する圧縮機３と、圧縮された冷媒を凝縮させて放熱する放熱側熱交換器４と、凝縮した冷媒を蒸発させて空気から吸熱する吸熱側熱交換器６とをそなえたヒートポンプユニット２と、該ヒートポンプユニット２に対して低位置側水配管２１と高位置側水配管２２によって接続され前記放熱側熱交換器４によって加熱される水Ｗ1を貯留すると共にその内部に前記貯留水Ｗ1と熱交換して内部を貫流する貫流水Ｗ2を加熱する水タンク内熱交換器１０を設けた貯水タンク１とを備えている。
そして、図１、図３、図４及び図５に示す各実施例のヒートポンプ式給湯装置においては、貯水タンク１のアスペクト比Ｈ／Ｄ（貯水タンク１内の高さＨと内径Ｄの比）は４．０とされている。
また、図１、図３、図４及び図５に示す各実施例の暖房給湯装置においては、貯水タンク１内の上下方向水流動を抑制するための追加的手段として種々構成のバッフル部材が設けられている。
図１及び図３には、貯水タンク１内に横設板状体４１Ａからなるバッフル部材を設けた実施例を示している。図４には、貯水タンク１内に円筒状の縦設板状体４１Ｂからなるバッフル部材を設けた実施例を示している。図５には、貯水タンク１内に横設板状体４１Ａからなるバッフル部材と上下２個の円筒状の縦設板状体４１Ｂ，４１Ｂからなるバッフル部材とを設けた実施例を示している。
図１、図３、図５の各実施例の暖房給湯装置における横設板状体４１Ａは多くの場合、ステンレス鋼製又は合成樹脂製の多孔板で構成されるが、貯水タンク１内における上下方向水流動を抑制し得るものであれば、必ずしも多孔板でなくてもよく、たとえば貯水タンク１の内径よりやや小径の無孔円板でもよい。
図４および図５の各実施例の暖房給湯装置における縦設板状体４１Ｂも多くの場合、ステンレス鋼製又は合成樹脂の円筒体で構成されるが、貯水タンク１内を径方向に細区画して貯水タンク１内における上下方向水流動を抑制し得るものであれば必ずしも円筒体でなくても、縦平板状体であってもよい。
続いて図１、図３、図４及び図５の各実施例における共通事項について説明すると、各実施例のヒートポンプ式給湯装置における貯水タンク１は、内径Ｄ＝３５０ｍｍ、高さＨ＝１４００ｍｍ、容量１３５Ｌであり、これらの実施例のヒートポンプ式給湯装置における貯水タンク１のアスペクト比（Ｈ／Ｄ）は４．０である。この貯水タンク１に対して低位置側水配管２１と高位置側水配管２２を介してヒートポンプユニット２の放熱側熱交換器４が接続されている。ヒートポンプユニット２は冷媒（ＣＯ2）を圧縮する圧縮機３と、圧縮された冷媒を凝縮させて放熱する（貯水タンク１内の貯留水Ｗ1を加熱する）放熱側熱交換器４と、放熱側熱交換器４で凝縮した冷媒を減圧する膨張機構５と、減圧した冷媒を蒸発させて空気から吸熱する吸熱側熱交換器６とをそなえている。
貯水タンク１内の貯留水Ｗ1はポンプ２３によってヒートポンプユニット２の放熱側熱交換器４へ送給され、８５．０℃の温水となって貯水タンク１内へ還流する。この貯水タンク１内の貯留水（温水）Ｗ1は貯水タンク１内に設けられている水タンク内熱交換器１０内を貫流する貫流水Ｗ2を加熱する一方、管路３１，３２によって接続されている暖房用ラジエータ３０へ向けてポンプ３３により送給され、暖房用熱源としても利用し得るようになっている。各実施例の暖房給湯装置においては、このラジエータ３０は例えば、８５．０℃の温水を１５．０Ｌ／ｍで送給し、室内暖房を行う。
水タンク内熱交換器１０は、貯水タンク１内の底部付近まで垂設された給水側管路７に連続するコイル管状体で構成され、その上端側の出湯側管路８に連続している。給水側管路７から流入する給水Ｗ0は水タンク内熱交換器１０を貫流する間に貯水タンク１内の貯留水Ｗ1と熱交換して８５℃の温水（被加熱水）Ｗ2となって出湯側管路８から取り出される。給水側管路７と出湯側管路８の間はバイパス管９とサーモバルブ１１を介して接続されており、サーモバルブ１１の作用により給湯管１２から４２．０℃の給湯水Ｗ3が取り出されるようになっている。なお、図１、図３、図４及び図５において符号４０は補助熱源となる電気ヒータを示している。
続いて図１、図３、図４及び図５に示す各実施例ごとの水タンク内熱交換器１０の独自の構成について説明すると、図１及び図５に示す各実施例の暖房給湯装置では、コイル管状体からなる水タンク内熱交換器１０の一部（下部側部分）１０Ｂの管内径を上部側部分１０Ａの管内径より細径として、水タンク内熱交換器１０内を貫流する貫流水Ｗ2の流速が下部側部分１０Ｂにおいて上部側部分１０Ａよりも速くなるようにして、それにより貯水タンク１内の貯留水Ｗ1のうちの下方側部分Ｗ1bに対する熱交換作用（除熱作用）が貯留水上方側部分Ｗ1aよりも大きくなるようにしている。
次に図３に示す各実施例の暖房給湯装置における水タンク内熱交換器１０の構成について説明すると、この実施例における水タンク内熱交換器１０は、そのコイル管状体の下部側部分１０Ｂの下端部１０Ｃについてそのコイル密度を水タンク内熱交換器上部側部分１０Ａにおけるコイル密度よりも大きく（コイル間間隔を小さく且つ渦巻状に）している。それにより水タンク内熱交換器下端部（渦巻状部分）１０Ｃにおいてコイル密度の大きさそれ自体による貯留水下方側部分Ｗ1bからの吸熱（除熱）作用が大きくなって貯留水下方側部分Ｗ1bに対する温度降下作用が大きくなると共に、当該渦巻状部分１０Ｃが貯水タンク１内における上下方向水流動を抑制するように作用し、貯水タンク１内の貯留水下方側部分Ｗ1bを可及的に低温度に維持するように作用する。
なお、各図に示す実施例の暖房給湯装置について水タンク内熱交換器１０の追加的構成を説明すると、各図に示す実施例の暖房給湯装置では、コイル管状体からなる水タンク内熱交換器１０の下部側部分１０Ｂについて下端側から一定範囲を内面溝付管とし、それにより同部分周辺の貯留水下方側部分Ｗ1bに対する熱交換作用（除熱作用）が大きくなるようにしてもよい。
また、図１、図３、図４及び図５を参照して第１〜第４の実施例の暖房給湯装置は、貯水タンク１内の貯留水Ｗ1をヒートポンプユニット２で沸き上げて温水にし、この温水を暖房用ラジエータ３０に送ることによって、その温水の熱を熱交換器を経由しないで暖房用ラジエータ３０に効率良く供給できるので、例えば北欧等の冬場２４時間暖房運転するような暖房負荷の高い地域で十分な暖房を行うことができる。
１ 貯水タンク ２ ヒートポンプユニット
３ 圧縮機 ４ 放熱側熱交換器
５ 膨張機構 ６ 吸熱側熱交換器
７ 給水側管路 ８ 出湯側管路
９ バイパス管 １０ 水タンク内熱交換器
１１ サーモバルブ １２ 給湯管
２１ 低位置側水配管 ２２ 高位置側水配管
３０ ラジエータ ３１ 管路
３２ 管路 ４０ 補助ヒータ
４１Ａ，４１Ｂ バッフル部材 Ｗ1 貯留水
Ｗ2 貫流水

Claims (9)

  1. ヒートポンプユニット(２)と、
    前記ヒートポンプユニット(２)で加熱された温水を貯える温水タンク(１)と、
    前記温水タンク(１)内に配置され、給湯水が内部を流れる温水タンク内熱交換器(１０)と、
    前記温水タンク(１)内に貯められた温水を前記温水タンク(１)外の暖房端末(３０)を経由させた後、再び、前記温水タンク(１)内に戻して循環させるための循環回路(３１，３２)と
    を備え、
    前記温水タンク内熱交換器(１０)は、内部を下から上に向けて流れる給湯水が、前記温水タンク（１）内の下側領域から上側領域までの温水と順に熱交換されるものであり、
    前記温水タンク(１)内に貯留されている貯留水(Ｗ1)と前記温水タンク内熱交換器(１０)内を貫流する貫流水(Ｗ2)との間の熱交換によって温度変化する貯留水(Ｗ1)の温度が、前記温水タンク(１)内の下方側において低く、前記温水タンク(１)内の上方側において高くなるように前記温水タンク内熱交換器(１０)が構成され、
    前記温水タンク内熱交換器(１０)が管状体で構成されており、前記温水タンク内熱交換器(１０)の下部側部分(１０Ｂ)の管内径が、前記温水タンク内熱交換器(１０)の上部側部分(１０Ａ)の管内径よりも細径であり、前記下部側部分(１０Ｂ)の管内水流速度は前記上部側部分(１０Ａ)の管内水流速度よりも大きく、
    前記温水タンク内熱交換器(１０)の下部側部分(１０Ｂ)は前記貯留水(Ｗ1)の下方側部分(Ｗ1b)と熱交換し、かつ、前記下部側部分(１０Ｂ)と熱交換した前記下方側部分(Ｗ1b)がヒートポンプユニット(２)に供給されるようになっており、
    前記温水タンク(１)には、前記下部側部分(１０Ｂ)と熱交換した前記下方側部分(Ｗ1b)を前記ヒートポンプユニット(２)に供給するための開口(２１ａ)が設けられ、
    前記温水タンク内熱交換器(１０)の下部側部分(１０Ｂ)と前記開口(２１ａ)との間を遮る部材は配置されていないことを特徴とする暖房給湯装置。
  2. ヒートポンプユニット(２)と、
    前記ヒートポンプユニット(２)で加熱された温水を貯える温水タンク(１)と、
    前記温水タンク(１)内に配置され、給湯水が内部を流れる温水タンク内熱交換器(１０)と、
    前記温水タンク(１)内に貯められた温水を前記温水タンク(１)外の暖房端末(３０)を経由させた後、再び、前記温水タンク(１)内に戻して循環させるための循環回路(３１，３２)と
    を備え、
    前記温水タンク内熱交換器(１０)は、内部を下から上に向けて流れる給湯水が、前記温水タンク（１）内の下側領域から上側領域までの温水と順に熱交換されるものであり、
    前記温水タンク(１)内に貯留されている貯留水(Ｗ1)と前記温水タンク内熱交換器(１０)内を貫流する貫流水(Ｗ2)との間の熱交換によって温度変化する貯留水(Ｗ1)の温度が、前記温水タンク(１)内の下方側において低く、前記温水タンク(１)内の上方側において高くなるように前記温水タンク内熱交換器(１０)が構成され、
    前記温水タンク内熱交換器(１０)の下部側部分(１０Ｂ)は内面溝付管からなり、
    前記温水タンク内熱交換器(１０)の下部側部分(１０Ｂ)は前記貯留水(Ｗ1)の下方側部分(Ｗ1b)と熱交換し、かつ、前記下部側部分(１０Ｂ)と熱交換した前記下方側部分(Ｗ1b)がヒートポンプユニット(２)に供給されるようになっており、
    前記温水タンク(１)には、前記下部側部分(１０Ｂ)と熱交換した前記下方側部分(Ｗ1b)を前記ヒートポンプユニット(２)に供給するための開口(２１ａ)が設けられ、
    前記温水タンク内熱交換器(１０)の下部側部分(１０Ｂ)と前記開口(２１ａ)との間を遮る部材は配置されていないことを特徴とする暖房給湯装置。
  3. ヒートポンプユニット(２)と、
    前記ヒートポンプユニット(２)で加熱された温水を貯える温水タンク(１)と、
    前記温水タンク(１)内に配置され、給湯水が内部を流れる温水タンク内熱交換器(１０)と、
    前記温水タンク(１)内に貯められた温水を前記温水タンク(１)外の暖房端末(３０)を経由させた後、再び、前記温水タンク(１)内に戻して循環させるための循環回路(３１，３２)と
    を備え、
    前記温水タンク内熱交換器(１０)は、内部を下から上に向けて流れる給湯水が、前記温水タンク（１）内の下側領域から上側領域までの温水と順に熱交換されるものであり、
    前記温水タンク(１)内に貯留されている貯留水(Ｗ1)と前記温水タンク内熱交換器(１０)内を貫流する貫流水(Ｗ2)との間の熱交換によって温度変化する貯留水(Ｗ1)の温度が、前記温水タンク(１)内の下方側において低く、前記温水タンク(１)内の上方側において高くなるように前記温水タンク内熱交換器(１０)が構成され、
    前記温水タンク内熱交換器(１０)はコイル管状体からなり、前記温水タンク内熱交換器(１０)の下部側部分(１０Ｂ)のコイル密度は、前記温水タンク内熱交換器(１０)の上部側部分(１０Ａ)のコイル密度よりも高く、
    前記温水タンク内熱交換器(１０)の下部側部分(１０Ｂ)は前記貯留水(Ｗ1)の下方側部分(Ｗ1b)と熱交換し、かつ、前記下部側部分(１０Ｂ)と熱交換した前記下方側部分(Ｗ1b)がヒートポンプユニット(２)に供給されるようになっており、
    前記温水タンク(１)には、前記下部側部分(１０Ｂ)と熱交換した前記下方側部分(Ｗ1b)を前記ヒートポンプユニット(２)に供給するための開口(２１ａ)が設けられ、
    前記温水タンク内熱交換器(１０)の下部側部分(１０Ｂ)と前記開口(２１ａ)との間を遮る部材は配置されていないことを特徴とする暖房給湯装置。
  4. 請求項１から３までのいずれか一項に記載の暖房給湯装置において、
    前記温水タンク(１)は円筒状体であり、前記温水タンク(１)内の高さ(Ｈ)と内径(Ｄ)の比である温水タンクアスペクト比(Ｈ／Ｄ)が４．０以上であることを特徴とする暖房給湯装置。
  5. 請求項１から４までのいずれか一項に記載の暖房給湯装置において、
    前記温水タンク内熱交換器(１０)はコイル管状体からなり、このコイル管状体の一部を上下方向に管外径よりも高度差の小さい渦巻状とすることにより、前記渦巻状部分(１０Ｃ)が、前記温水タンク(１)内に貯留されている貯留水(Ｗ1)の上下方向流動に対する抵抗体となるようにしたことを特徴とする暖房給湯装置。
  6. 請求項１から５までのいずれか一項に記載の暖房給湯装置において、
    前記温水タンク(１)内における低位置側水配管(２１)の開口(２１ａ)より高位の中間高さ位置に、前記温水タンク(１)内の上下方向水流動を規制するバッフル部材(４１Ａ，４１Ｂ)を設けたことを特徴とする暖房給湯装置。
  7. 請求項６に記載の暖房給湯装置において、
    前記バッフル部材(４１Ａ)が前記温水タンク(１)内空間を上下方向に区画する横設板状体(４１Ａ)で構成されていることを特徴とする暖房給湯装置。
  8. 請求項６に記載の暖房給湯装置において、
    前記バッフル部材(４１Ｂ)が前記温水タンク(１)内空間を径方向に区画する縦設板状体(４１Ｂ)で構成されていることを特徴とする暖房給湯装置。
  9. 請求項６に記載の暖房給湯装置において、
    前記バッフル部材(４１Ａ，４１Ｂ)が前記温水タンク(１)内空間を上下方向に区画する横設板状体(４１Ａ)と前記温水タンク(１)内空間を径方向に区画する縦設板状体(４１Ｂ)とで構成されていることを特徴とする暖房給湯装置。
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