JP2010151377A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、水抜き時に、モジュール化された混合弁装置内の残水を少なくできる貯湯式給湯装置を提供することにある。
【解決手段】 加熱装置２によって加熱された給湯用の温水を貯える貯湯タンク１と、貯湯タンク１から供給される温水と給水バイパス管６から供給される冷水とを混合して給湯管９から供給する温水の温度調節を行う給湯用混合弁７と、貯湯タンク１から供給される温水と給水バイパス管６から供給される冷水とを混合して風呂給湯管１０から供給する温水の温度調節を行う風呂用混合弁８とを備え、前記給湯用混合弁７と風呂用混合弁８とを1つのバルブボディ１２に一体的に組み込んでモジュール化し、混合弁装置５を構成した貯湯式給湯装置において、前記混合弁装置５の給湯用混合弁７を風呂用混合弁８よりも低い位置に配置したものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、台所などに供給するための給湯用混合弁と、風呂専用に供給する風呂用混合弁とを備えた貯湯式給湯装置に関するものである。

従来の貯湯式給湯装置では、貯湯タンクから供給される温水と冷水とを混合して給湯管から台所などに供給する給湯用混合弁と、貯湯タンクから供給される温水と冷水とを混合して風呂給湯管から風呂専用に供給する風呂用混合弁とを備えており、これら２つの混合弁は、1つのバルブボディに一体的に組み込むことでモジュール化し、混合弁装置を構成している。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８−１３８８８８号公報

しかしながら、上記した従来の貯湯式給湯装置において、モジュール化された混合弁装置には、その湯入口部と水入口部にはそれぞれ湯水の回り込み防止用の逆止弁を備えている。このため、長期不使用などで、貯湯タンク内の水抜きを行った際、前記混合弁装置内には逆止弁の存在によって給湯用混合弁と風呂用混合弁と逆止弁との間の流路内にある水が逃げ場を失って配管内に残水してしまい、この残水が冬季に凍結してしまうことによって給湯用混合弁や風呂用混合弁の破壊に繋がるという問題点があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑みて成されたものであり、水抜き時の混合弁装置内の残水を少なくでき、凍結による給湯用混合弁や風呂用混合弁の破損を確実に防止できる貯湯式給湯装置を提供することにある。

上記、目的を達成するために、本発明では、加熱装置によって加熱された給湯用の温水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクから供給される温水と給水管から供給される冷水とを混合して給湯管から供給する温水の温度調節を行う給湯用混合弁と、貯湯タンクから供給される温水と給水管から供給される冷水とを混合して風呂給湯管から供給する温水の温度調節を行う風呂用混合弁とを備え、前記給湯用混合弁と風呂用混合弁とを1つのバルブボディに組み込んでモジュール化し、混合弁装置を構成している貯湯式給湯装置において、前記混合弁装置の給湯用混合弁を風呂用混合弁よりも低い位置に配置したことを特徴としている。

この発明によれば、貯湯タンクの水抜き時、混合弁装置内の残水をより少なくすることができ、凍結による給湯用混合弁や風呂用混合弁の破損を確実に防止できる。

実施の形態１.
以下、本発明の実施の形態について添付した図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯装置の全体構成図であり、図２は本発明における混合弁装置の概略構造を示す斜視図で、図３は、本発明における混合弁装置のボディの概略構造を示す断面図である。

加熱装置２によって加熱された給湯用の温水を貯える貯湯タンク１と、貯湯タンク１から供給される温水と給水バイパス管６から供給される冷水とを混合して給湯管９から供給する温水の温度調節を行う給湯用混合弁７と、貯湯タンク１から供給される温水と給水バイパス管６から供給される冷水とを混合して風呂給湯管１０から供給する温水の温度調節を行う風呂用混合弁８とを備えた貯湯式給湯装置である。

そして、本発明の要部として、混合弁装置５は、図２、図３に示すように、給湯用混合弁７と風呂用混合弁８とを１つのボディ１４に一体的に組み込むことによりモジュール化して構成している。この混合弁装置５は、ボディ１４と、このボディ１４内に弁体１５及び１６を回動可能に設けた給湯用混合弁７と風呂用混合弁８とで構成される。

前記ボディ１４は、垂直方向に向かう1本の直管状の流入側ボディ部１４ａと水平方向に向かう２つの直管状の流出側ボディ部１４ｂ、１４ｃとで構成されている。垂直方向の流入側ボディ部１４ａの内部には、前記給湯用混合弁７と風呂用混合弁８のそれぞれの弁体１５、弁体１６への通水経路を独立した流路に分岐させる仕切り１４ｄが設けられており、その流路断面がおおむね二分されるように構成されている。また、２つの流出側ボデイ部１４ｂ、１４ｃは上下方向に所定距離ｈをずらした状態で水平方向に設けられている。そして、流入側ボディ部１４ａと流出側ボディ部１４ｂ、１４ｃとが合流する部分に位置して前記給湯用混合弁７と風呂用混合弁８の各弁体１５、１６が配置されるように構成されている。なお、ボディ１４、弁体１５，１６は金属あるいは樹脂の射出成形等で一体形成される。

前記ボディ１４の流入側ボディ部１４ａの両端部に湯流入口１９と水流入口２０を有する。一方、流出側ボディ部１４ｂ、１４ｃの端部に流出口２１、２２を有する。湯流入口２１が出湯管４と接続され、水流入口２０が給水バイパス管６と接続される。また、２つの流出口２１，２２のうち、流出口２１は給湯管９と接続され、もう一方の流出口２２は風呂給湯管１０と接続される。そして、前記湯流入口１５と前記給湯用混合弁７及び風呂用混合弁８との間、及び前記水流入口１６と前記給湯用混合弁７及び風呂用混合弁８との間には回り込み防止用の湯側逆止弁２３と水側逆止弁２４とが設けられる。

貯湯タンク１の底部には排水管１９が接続され、この排水管１９には手動で開閉される排水栓２０が設けられている。一方、給水管３にも同じく手動で開閉される止水栓２１が設けられており、前記止水栓２１を閉じ、前記排水栓２０を開くことによって、貯湯タンク１内の水抜きができる。

給湯機能は、図１に示すように、給湯用水を内部に貯える貯湯タンク１と、この貯湯タンク１内の最下部から低温の給湯用水を取り出し、高温にして貯湯タンク１内の最上部に送る給湯用水加熱回路１２と、この給湯用水加熱回路１２を流れる給湯用水を加熱する加熱装置としてのヒートポンプ熱源機２と、貯湯タンク１内に水道水を給水する給水管３と、貯湯タンク１内の高温水を導出する出湯管４と、給湯管９・風呂給湯管１０とから構成されている。給湯用加熱回路１２には循環ポンプ１３が設けられ、風呂給湯管１０には風呂電磁弁２５が設けられている。

給湯機能を構成する構成部品についてより具体的に説明する。
先ず、給水管３には、給水温度を検出する給水サーミスタ１１が設けられており、給水管３内の温度情報を制御装置２６に出力するようになっている。また、給水管３には、本給湯装置に導入する水道水の水圧を所定圧となるように調節するとともに、断水などにおける湯の逆流を防止する減圧（逆止）弁２７が設けられている。そして給水管３は、その先で給水バイパス管６が分岐され、この給水バイパス管６の先端が混合弁装置５の水流入口１６に接続されている。

貯湯タンク１は、縦長形状の耐食性に優れた金属製（例えば、ステンレス製）の容器で形成され、外周にタンク保温部材が配設され、高温の給湯用水を長時間にわたって保温できるようになっている。また、貯湯タンク１内の底面には給水管３が接続されて、貯湯タンク１内に給水するようになっている。

貯湯タンク１内の給湯用水を加熱するヒートポンプ熱源機２は、例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを冷媒として使用することにより、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルを使用している。このヒートポンプサイクルは、周知のように図示しない冷媒圧縮機・冷媒凝縮器としての冷媒水交換器・膨張弁・冷媒蒸発器およびアキュムレータなどの冷凍サイクル機能部品より構成されている。

ちなみに、冷媒圧縮機は、内蔵する電動モータによって駆動され、アキュムレータより吸引した気相冷媒を臨界圧力以上まで圧縮して吐出する。冷媒水交換器は、冷媒と給湯用水とを熱交換して給湯用水を加熱するもので、例えば、冷媒が流れる冷媒通路と給湯用水が流れる給湯用水通路とが二重管構造で設けられ、且つ冷媒の流れ方向と給湯用水の流れ方向とが対向するように構成された対向流式の冷媒水交換器である。

膨張弁は、冷媒水交換器から流出する冷媒を減圧して冷媒蒸発器に供給する。冷媒蒸発器は、膨張弁で減圧された冷媒を大気との熱交換によって蒸発させる。アキュムレータは、冷媒蒸発器より流出する冷媒を気液分離して、気相冷媒のみ冷媒圧縮機に吸引させるとともに、サイクル中の余剰冷媒を蓄えるものである。

また、冷媒水交換器の給湯用水通路は、上述した給湯用水加熱回路１２を介して貯湯タンク１に接続されており、循環ポンプ１３が作動することで、貯湯タンク１内の給湯用水が循環する。尚、給湯用水加熱回路１２の上流端が貯湯タンク１の底部に接続され、給湯用水加熱回路１２の下流端が貯湯タンク１の上部に接続されている。これにより、冷媒水交換器で冷媒との熱交換により加熱された給湯用水が貯湯タンク１の上部へ送り込まれるため、貯湯タンク１の上部側から下部側へ向かって順次高温水が積層して蓄熱されてゆく。

そして、貯湯タンク１の外壁面には、給湯用水の貯湯量、もしくは貯湯温度を検出するための水温センサである複数の貯湯サーミスタ２８、２９、３０、３１が縦方向（タンクの高さ方向）にほぼ等間隔に配置され、貯湯タンク１内に満たされた給湯用水の各水位レベルでの温度情報を制御装置（図示せず）に出力するようにしている。

従って、制御装置２６は、複数の貯湯サーミスタ２８、２９、３０、３１からの温度情報に基づき、貯湯タンク１内上方の沸き上げられた湯温と、貯湯タンク１内下方の沸き上げられる前の低温の給湯用水との温度境界層位置を検出することができるとともに、各水位レベルでの給湯用水の湯温が検出できる。尚、複数の貯湯サーミスタのうち、最上部に設けられた貯湯サーミスタ２８は高温の給湯用水を出湯する出湯温度を検出する機能を有している。

尚、ヒートポンプ熱源機２は制御装置２６からの制御信号により作動されるとともに、作動状態を制御装置２１に出力するようになっている。また、これらの動力源として交流電力を用い、主に料金設定の最も安い深夜時間帯における深夜電力を用いて、貯湯タンク１内の給湯用水を沸き上げる蓄熱運転を行っているが、昼間時間帯においても給湯用水の湯温が低下してくると沸き上げ運転を行うよう制御される。ちなみに、超臨界ヒートポンプサイクルによれば、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（例えば、８５〜９０℃）の給湯用水を内部に貯えることができる。

貯湯タンク１の最上部には、高温の給湯用水を導出するための給湯経路である出湯管４が接続され、その下流端は混合弁装置５の湯流入口１５に接続されている。この湯流入口１５の下流側と、先の水流入口１６の下流側には給湯混合弁７および風呂混合弁８が並列に接続される。そして、給湯混合弁７で混合された温水の出口は流出口１７となり、流出口１７の下流側の給湯管９には、混合された温水の温度を検出する給湯サーミスタ３２が設けられている。

また、風呂混合弁８で混合された温水の出口は流出口１８となり、流出口１８の下流側の風呂給湯管１０には、混合された温水の温度を検出する風呂サーミスタ３３が設けられている。そして、これら給湯サーミスタ３２・風呂サーミスタ３３によって検出された温度情報は、制御装置２６に出力するようになっている。

ところで、給湯混合弁７および風呂混合弁８は、給湯管９と風呂給湯管１０とに供給する温水の温度を調節する温度調節弁であり、出湯管４側と給水バイパス管６側との連通開口面積比を調節することで高温水と水道水との混合比を調節するようにしている。つまり、ここで、使用者が設定した設定温度となるように温度調節している。

尚、給湯用混合弁７と風呂用混合弁８は、制御装置２６に電気的に接続されており、給湯サーミスタ３２や風呂サーミスタ３３によって検出される温度情報に基づいて制御される。また、給湯用混合弁７と風呂用混合弁８は給湯サーミスタ３２や風呂サーミスタ３３によって検出される温度情報に基づいてフィードバック制御を行うように制御される。

そして、流出口１７には給湯管９が接続される。給湯管９は、台所・洗面所・浴室などに配置された図示しない給湯水栓やシャワー水栓などに通じており、これらの給湯水栓やシャワー水栓が開弁したときに、使用者が設定した設定温度に調節された温水が出湯される。また、流出口１８には風呂給湯管１０が接続され、風呂給湯管１０の途中には風呂電磁弁２５が設けられている。この風呂電磁弁２５は、制御装置２６により制御され、図示しない浴槽に湯張り・差し湯・足し湯などをする場合に開閉される電磁弁である。

尚、本実施の形態１の混合弁装置５には、出湯管４の途中から分岐させて逃がし弁３４が設けられており、この逃がし弁３４の下流側には図示しないドレインホースが接続され、加熱昇温時に温水が体積膨張して貯湯タンク１内の圧力が所定圧力以上に上昇した場合、貯湯タンク１内の温水を逃がし弁３４から機外へ排出して、貯湯タンク１などにダメージを与えないようになっている。

尚、本発明の特徴として、図２に示すように、給湯用混合弁７と風呂用混合弁８を１つのバルブボディ１４で所定の経路に接続して各流入出口１５、１６、１７、１８を設けて混合弁装置５を構成している。尚、配管部分は、合成樹脂による一体成形品である。

そして、図３に示すように、混合弁装置５の給湯用混合弁７は風呂用混合弁８よりも所定距離ｈ低い位置となるように配置している。

制御装置２６は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵のＲＯＭには、予め設定された制御プログラムが設けられており、給湯サーミスタ３２と風呂サーミスタ３３からの温度情報、および図示しないリモコンに設けられた操作スイッチからの操作信号などに基づいて、ヒートポンプ熱源機２、給湯用混合弁７、風呂用混合弁８、風呂電磁弁２５などを制御するように構成されている。尚、制御装置２６は、熱源制御部と給湯制御部とに分けて構成しても良い。

次に、以上の構成による本貯湯式給湯装置の作動概要について説明する。
先ず、図示しない電源スイッチがオンされると（例えば、深夜時間帯に達すると）、制御装置２６によりヒートポンプ熱源機２内のヒートポンプサイクル部品と循環ポンプ１３などのアクチュエータ類を制御させて貯湯タンク１内の給湯用水を加熱して高温（例えば８５℃）の給湯用水が貯えられる。

そして、給湯管９から給湯を行った場合、給湯サーミスタ３２が所定の設定温度になるように給湯混合弁７の開度調整を制御装置２６によって制御する。温度調整された湯は、流出口１７から給湯管７を通じて、台所・洗面所・浴室などの蛇口やシャワー水栓に導かれる。

また、図示しないリモコンの操作パネルなどから湯張り・差し湯・足し湯などの風呂給湯指示が入力されたときは、制御装置２６から風呂電磁弁２５に開弁指示が伝達され、風呂混合弁８により風呂サーミスタ３３の検出値が所望の風呂給湯温度となるように制御する。温度調整された湯は流出口１８から風呂給湯管１０を通じて、図示しない浴槽に導かれる。

また、ヒートポンプ熱源機２などの加熱装置によって貯湯タンク１内の給湯用水が加熱されると、水の体積膨張によりタンク缶体内の圧力が増加するため、所定の開放圧力に設定した逃がし弁３４によって圧力開放する。逃がし弁３４にはドレインホースが接続されており、機外に排水されるようになっている。

次に、本実施形態での貯湯タンク内の水抜きについて述べる。
図４は本発明における混合弁装置の水抜き時の残水状態を示す説明図である。
先ず、長期にわたり本給湯装置を使用しない場合、配管内の凍結による部品破壊を防止するために、貯湯タンク内の水抜きが行なわれる。貯湯タンク１内の水抜き時は、止水栓21を閉じて給水管３からの給水機能を停止させた状態で、排水栓２０を開いて行なわれる。このとき、給湯管９の先端部にある図示しない給湯栓も開いておく。排水栓２０が開かれると、貯湯タンク１内の湯水は排水管１９から排出される。そして、出湯管４内や混合弁装置５内にある水も貯湯タンク１あるいは給湯側混合弁７を経由し給湯管９を介して抜き取られる。

すなわち、混合弁装置５の流路内にある水は、図４の点線矢印ａで示すような流れとなる。ここで、本実施の形態での混合弁装置５は、図２、図３に示すように、バルブボディ１４は、垂直方向に向かう1本の直管状の流入側ボディ部１４ａと水平方向に向かう２本の直管状の流出側ボディ部１４ｂ、１４ｃとで構成されている。垂直方向の流入側ボディ部１４ａの内部には、前記給湯用混合弁７と風呂用混合弁８のそれぞれの弁体１５、弁体１６への通水経路を独立した流路に分岐させる仕切り１４ｄが設けられており、その流路断面がおおむね二分されるように構成されている。また、２本の流出側ボデイ部１４ｂ、１４ｃは上下方向に所定距離ｈをずらした状態で水平方向に設けられている。そして、流入側ボディ部１４ａと流出側ボディ部１４ｂ、１４ｃとが合流する部分に位置して前記給湯用混合弁７と風呂用混合弁８の各弁体１５、１６が配置されるように構成され、給湯用混合弁７のほうが風呂用混合弁８よりも上下方向に対して所定距離ｈ低い位置に配置されているため、前記水流入口１６と前記給湯用混合弁７及び風呂用混合弁８との間に設けられた回り込み防止用の湯側逆止弁２４との距離が短くでき、残水部分は図４の太線で示すｂ位置だけとなり、従来よりも残水の量を大幅に少なくできる。

よって、水抜き時、冬季の凍結による前記給湯用混合弁７や風呂用混合弁８の破壊を確実に防止することができる。

本発明の実施の形態１における貯湯式給湯装置の全体構成図である。 本発明における混合弁装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明における混合弁装置の概略構成を示す断面図である。 本発明における混合弁装置部分の水抜き時の残水状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 貯湯タンク
２ ヒートポンプ熱源機（加熱装置）
３ 給水管
４ 出湯管
５ 混合弁装置
６ 給水バイパス管
７ 給湯用混合弁
８ 風呂用混合弁
９ 給湯管
１０ 風呂用給湯管
１１ 給水サーミスタ
１２ 加熱循環回路
１３ 循環ポンプ
１４ バルブボディ
１４ａ 流入側ボディ部
１４ｂ、１４ｃ 流出側ボディ部
１４ｄ 仕切り
１５ 湯流入口
１６ 水流入口
１７、１８ 流出口
１９ 排水管
２０ 排水栓
２１ 止水栓
２２ フロースイッチ
２３ 湯側逆止弁
２４ 水側逆止弁
２５ 風呂電磁弁
２６ 制御装置
２７ 減圧弁
２８、２９、３０，３１ 貯湯サーミスタ
３２ 給湯サーミスタ
３３ 風呂サーミスタ
３４ 逃がし弁

Claims (3)

1. 加熱装置によって加熱された給湯用の温水を貯える貯湯タンクと、該貯湯タンクから供給される温水と給水バイパス管から供給される冷水とを混合して給湯管から供給する温水の温度調節を行う給湯用混合弁と、前記貯湯タンクから供給される温水と給水バイパス管から供給される冷水とを混合して風呂給湯管から供給する温水の温度調節を行う風呂用混合弁とを備え、前記給湯用混合弁と風呂用混合弁とを1つのバルブボディに一体的に組み込んでモジュール化し、混合弁装置を構成した貯湯式給湯装置において、
   前記混合弁装置の給湯用混合弁を風呂用混合弁よりも低い位置に配置したことを特徴とする貯湯式給湯装置。
2. 前記混合弁装置は、垂直方向に直管状に形成された１本の流入側ボディ部と、この流入側ボディ部に対し、ほぼ直交するように水平方向に形成された２本の流出側ボディ部を有し、前記給湯用混合弁と風呂用混合弁は前記垂直方向に形成された流入側ボディ部に対して上下方向に所定距離を置いて配置され、給湯用混合弁が風呂用混合弁よりも低い位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
3. 前記バルブボディの流入側ボディ部は、内部流路が仕切りによって二分され、二分された流路の一方の流路が給湯用混合弁側に通じ、他方が風呂用混合弁側に通じるものであることを特徴とする請求項２に記載の貯湯式給湯装置。

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