JP2010196992A

JP2010196992A - 温水器

Info

Publication number: JP2010196992A
Application number: JP2009043313A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Saito; 哲哉斎藤
Original assignee: Chofu Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Chofu Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2029-02-26
Also published as: JP5441440B2

Abstract

【課題】
従来の貯湯タンク式の温水器においては追焚き用の循環回路によって循環ポンプ停止時に自然対流が発生するために保温性が損なわれる。このため循環回路に逆止弁を設ける必要があり、逆止弁を設けることで温水器の構成要素を複雑及び高価にし、施工時にエアー抜きが困難になる問題があった。
【解決手段】
温水器1は、加熱手段を有する貯湯タンク２と、貯湯タンクに貯められた温水又は冷水と風呂６の冷水又は温水とを熱交換する熱交換器４と、貯湯タンクと熱交換器との間を循環させる循環ポンプ５と、貯湯タンクと熱交換器との間の水路を第一の切り換え位置と第二の切り換え位置に切り換えることができる三方弁3と、三方弁を第二の切り換え位置に切り換えることにより貯湯タンク下部に設けられた下部取り出し口２２から三方弁、熱交換器及び循環ポンプを経由して貯湯タンク下部に設けられた下部戻り口２３へと連通する水路が形成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、貯湯タンク方式の温水器であって、貯湯タンクの温水により風呂追焚き及び風呂の排熱を貯湯タンクに回収することが可能な温水器に関する。

従来、温水器の具体例として、特許文献１乃至特許文献２に記載されたものがある。
これらのうち、特許文献１に記載された温水器は、電気ヒーターを熱源としたものであり、貯湯タンクの温水を利用して風呂追焚きが可能な追焚き機能付き給湯システムである。また、特許文献２に記載された温水器は、ヒートポンプを熱源としたものであり、貯湯タンクの温水を利用した風呂追焚き及び風呂の残り湯の排熱回収が可能なヒートポンプ熱供給システムである。

特開２００７−３２２０１４号公報特開２００８−１１１５７４号公報

従来の特許文献１及び特許文献２に記載する貯湯タンクの温水を利用した追焚きの場合には、貯湯タンクの上部から温水を取り出して風呂加熱用の熱交換器を経由して貯湯タンクの下部へ熱交換後の温水を戻す循環回路となっており、特許文献１に指摘があるように循環ポンプ停止時に発生する該循環回路の対流及び対流に伴う貯湯タンクの湯冷めを防止する逆止弁を必要としていた。

また、特許文献２には特にその文中においては指摘されてないが、その図１乃至図４に風呂追焚き循環回路の貯湯タンクへの戻り口の近傍にこの対流防止用の逆止弁が図示されている。

前記対流防止用逆止弁を設けることは温水器のシステムを複雑及び高価にし、しかも特許文献１に記載があるように、施工時にエアー抜きが困難になるので別の対策が必要となる等の問題があった。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

第１発明の温水器は、加熱手段を有する貯湯タンクと、該貯湯タンクに貯められた温水又は冷水と風呂の冷水又は温水とを熱交換する熱交換器と、該貯湯タンクと該熱交換器との間の流路切り換え手段と、該流路切り換え手段の第一の切り換え位置により該貯湯タンクの上部取り出し口と該流路切り換え手段と該熱交換器と循環ポンプとを経由して該貯湯タンクの下部戻り口へ戻す風呂追焚き用循環回路と、該流路切り換え手段の第二の切り換え位置により該貯湯タンクの下部取り出し口と該流路切り換え手段と該熱交換器と循環ポンプとを経由して該貯湯タンクの下部戻り口へ戻す風呂熱回収用循環回路が形成されることを特徴とする。
第２発明の温水器は、請求項１記載の発明において、前記流路切り換え手段は、前記循環ポンプが停止しているときは第二の切り換え位置にあるようにする制御手段を有することを特徴とする。
第３発明の温水器は、請求項１乃至請求項２記載の発明において、前記加熱手段がヒートポンプ式の熱源機であることを特徴とする。
第４発明の温水器は、請求項１乃至請求項２記載の発明において、前記加熱手段が電気ヒーターであることを特徴とする。
第５発明の温水器は、請求項１乃至請求項２記載の発明において、前記加熱手段が液体燃料又は気体燃料の燃焼器であることを特徴とする。

以上のような、技術的手段を有することにより、以下の効果を有する。

第１発明によれば、前記流路切り換え手段を第一の切り換え位置にすることにより該貯湯タンクの上部取り出し口と該流路切り換え手段と該熱交換器と循環ポンプとを経由して該貯湯タンクの下部戻り口へ戻す風呂追焚き用循環回路が形成されるので、風呂追焚き時においては貯湯タンク上部の高温の温水を利用して、迅速かつ効率良く風呂追焚きが可能である。一方、前記流路切り換え手段を第二の切り換え位置にすることにより該貯湯タンクの下部取り出し口と該流路切り換え手段と該熱交換器と循環ポンプとを経由して該貯湯タンクの下部戻り口へ戻す風呂熱回収用循環回路が形成されるので、風呂熱回収時においては、貯湯タンク下部の低温の温水又は水を利用して風呂の残り湯から迅速かつ効率良く排熱を回収できる。

第２発明によれば、第１発明の前記流路切り換え手段を循環ポンプ停止時において第二の切り換え位置にする制御手段を有することで、第１発明の第二の切り換え位置により形成された循環回路（水路）を利用することにより、循環ポンプ停止時には前記流路切り換え手段が自然対流防止手段となり、逆止弁が不要となる。
すなわち、風呂熱回収用循環回路は前記流路切り換え手段を第二の切り換え位置に切り換えることにより、循環回路両端が貯湯タンク下部のほぼ同じ高さにある接続口により貯湯タンクと連通しているので、貯湯タンク内部において大略同じ温度の水又は低温の温水に開放されている状態となり、循環ポンプ停止時において第二の切り換え位置によって形成される風呂熱回収用循環回路においては、自然対流はほとんど発生しない。厳密にいえば、熱交換器は面積が広く冷やされやすいので熱交換器が冷やされることにより、熱交換器が挿入された側の管で下降流が発生する可能性があるが、貯湯タンク内下部の冷水が吸い込まれ再び冷水部分に戻されることになるので、貯湯タンク上部の熱い湯の部分が冷やされることはなく、貯湯性能にはほとんど影響しない。

第３発明によれば、第１発明及び第２発明を利用することで、風呂追焚き時においては貯湯タンク上部の高温の温水を利用して、迅速かつ効率良く風呂追焚きが可能であり、風呂熱回収時においては、貯湯タンク下部の低温の温水又は水を利用して風呂の残り湯から迅速かつ効率良く排熱を回収でき、循環ポンプ停止時においては、逆止弁が不要で自然対流が発生しないので廉価かつ施工時エアー抜きが容易であり、シンプルな構成のため信頼性が高くメンテナンスも容易となる加熱手段がヒートポンプ式の熱源機の温水器を提供できる。

第４発明によれば、第１発明及び第２発明を利用することで、風呂追焚き時においては貯湯タンク上部の高温の温水を利用して、迅速かつ効率良く風呂追焚きが可能であり、風呂熱回収時においては、貯湯タンク下部の低温の温水又は水を利用して風呂の残り湯から迅速かつ効率良く排熱を回収でき、循環ポンプ停止時においては、逆止弁が不要で自然対流が発生しないので廉価かつ施工時エアー抜きが容易であり、シンプルな構成のため信頼性が高くメンテナンスも容易となる加熱手段が電気ヒーターの温水器を提供できる。

第５発明によれば、第１発明及び第２発明を利用することで、風呂追焚き時においては貯湯タンク上部の高温の温水を利用して、迅速かつ効率良く風呂追焚きが可能であり、風呂熱回収時においては、貯湯タンク下部の低温の温水又は水を利用して風呂の残り湯から迅速かつ効率良く排熱を回収でき、循環ポンプ停止時においては、逆止弁が不要で自然対流が発生しないので廉価かつ施工時エアー抜きが容易であり、シンプルな構成のため信頼性が高くメンテナンスも容易となる加熱手段が液体燃料又は気体燃料の燃焼器の温水器を提供できる。

本発明に係る温水器の一例を示す説明図である。図１に示す温水器の風呂追焚き時の動作説明図である。図１に示す温水器の風呂熱回収時の動作説明図である。図１に示す温水器の循環ポンプ停止時の動作説明図である。本発明に係る温水器の他の実施例を示す説明図である。本発明に係る温水器の他の実施例を示す説明図である。

発明を実施する形態について請求項３の第３発明である加熱手段がヒートポンプ式熱源機を例とし、図面に基づいて具体的に説明する。

図１はこの温水器の全体図を表したものであり、温水器１は貯湯タンク２を内部に有している。貯湯タンク２は、概ね家庭における一日の給湯量を供給できる程度の容量を有しており、強度上及び製造上の利点より一般的に円筒形の形状となっている。
貯湯タンク２には下部に給水配管１０が接続され、上部に給湯配管１４が接続できる構造になっている。給水は水道水を減圧弁（図示せず）により減圧して供給する方式が一般的であるが、今回の発明に関しては貯湯タンク２内の内部の圧力は特に問題とならないので、詳細な説明は省略する。

貯湯タンク２には貯湯タンク２の下部と貯湯タンク２の上部をつなぐ加熱循環回路７０が形成されており、加熱循環回路７０には加熱用循環ポンプ７１、加熱用熱交換器７２、加熱用流路切り換え手段としての加熱用三方弁７３が配設され、加熱用三方弁７３からは、貯湯タンク２の下部に戻る加熱循環回路バイパス管７０ａが配設されている。
加熱循環回路バイパス管７０ａは、ヒートポンプ式熱源機１５の起動初期において熱媒体の温度が十分に上がっていないとき加熱用循環ポンプ７１を起動して循環水を貯湯タンク２の上部に戻すと、貯湯タンク２内が冷水の流入により撹拌されてしまうので熱媒体の温度が上がるまでの間循環水を貯湯タンク2の下部に戻すための配管である。

温水器１は、加熱手段としてヒートポンプ式熱源機１５が、温水器１の外部に設けられており、ヒートポンプ式熱源機１５で加熱された熱媒体（冷媒）を加熱用熱交換器７２の間で循環させている。この加熱用熱交換器７２には、加熱用循環ポンプ７１で貯湯タンク２内の水が循環しており、ヒートポンプ式熱源機１５で加熱した熱媒体により間接的に貯湯タンク２内の水は加熱される。
本発明における加熱手段は貯湯タンク２に供給された水をゆっくりと加熱する、所謂緩加熱方式の熱源であり、貯湯タンクの全容量を給水温度から、一般的な家庭で使用する温度（６５〜９０℃）まで加熱するのに数時間かける方式をとっている。これは貯湯タンク内の温度分布を積層的にするために行っている。

ヒートポンプ式熱源機１５で間接的に加熱された貯湯タンク２内の水は貯湯タンク２上部の給湯加熱循環戻り口（図示せず）より温水となって貯湯タンク２内に戻され、貯湯タンク２内では、上部は高温水、下部は低温水となる積層的な温度分布によって貯湯されている。

貯湯タンク２内に貯湯された温水は貯湯タンク２上部より給湯配管１４に接続されているので、台所や浴室等の湯用の水栓金具（図示せず）へと接続して使用ができる。また、温水器１の内部において風呂循環回路６０に接続する湯張り部（図中湯水混合弁５１、湯張り弁５２、逆流防止手段５３）を有しているので、風呂６に直接貯湯タンク２内の温水を供給し湯張りすることができる。

次に、風呂追焚き用循環回路８０と風呂熱回収用循環回路８１について説明する。
風呂追焚き用循環回路８０は貯湯タンク２の頂部付近に設けた上部取り出し口２１から流路切り換え手段としての三方弁３、熱交換器４、循環ポンプ５を経由して貯湯タンク２の下部に設けた下部戻り口２３へと通じた水路である。一方、風呂熱回収用循環回路８１は、貯湯タンク２の下部に設けた下部取り出し口２２から三方弁３に接続され、熱交換器４、循環ポンプ５を経由して貯湯タンク２の下部に設けた下部戻り口２３へと通じた水路である。三方弁３から熱交換器４、循環ポンプ５を経由して下部戻り口２３迄の部分は、風呂追焚き用循環回路８０と風呂熱回収用循環回路８１で兼用している。
風呂循環回路６０は、風呂（浴槽）６から熱交換器４、追焚き用循環ポンプ７を経て風呂６に戻るようになっている。前述の給湯配管１４からの湯張り部は熱交換器４と追焚き用循環ポンプ７の間に接続される。

次に、本発明における特徴的な部分について図２乃至図４を用いて説明する。
図２は、本発明の温水器１の風呂追焚き時の動作について説明した図であり、太線で示した部分が風呂追焚き時において循環を行っている風呂追焚き循環回路８０及び風呂循環回路６０である。風呂の追焚きを求める使用者よりの要求や、予めタイマーで設定された時間等により連動したスイッチ（図示せず）が入れられると、制御手段１１により、流路切り換え手段としての三方弁３は上部取り出し口２１と下部戻り口２３が連通する第一の切り換え位置となり、風呂追焚き用循環回路８０が完成する。前記三方弁３が第一の切り換え位置となった後に、循環ポンプ５を運転（駆動）させると、貯湯タンク２の上部取り出し口２１より貯湯タンク２の上部の温水が取り出され、三方弁３、熱交換器４及び循環ポンプ５を経由して貯湯タンク２の下部戻り口２３へ戻される。前記熱交換器４においては、追焚き用循環ポンプ７が運転（駆動）していることにより、風呂６内の冷めた湯を前記熱交換器４に供給することができ、貯湯タンク２の高温水と風呂６の湯とが熱交換されて、冷めた風呂６の湯の温度を上昇させる（追焚きする）ことができる。

図３は、本発明の温水器１の風呂熱回収時の動作について説明した図であり、太線で示した部分が風呂熱回収時において循環を行っている風呂熱回収循環回路８１及び風呂循環回路６０である。
風呂熱回収を求める使用者よりの要求や予めタイマーで設定された時間等により連動したスイッチ（図示せず）が入れられると、制御手段１１により、流路切り換え手段としての三方弁３は下部取り出し口２２と下部戻り口２３が連通する第二の切り換え位置となり、風呂熱回収用循環回路８１が完成する。前記三方弁３が第二の切り換え位置となった後に、循環ポンプ５を運転（駆動）させると、貯湯タンク２の下部取り出し口２２より貯湯タンク２下部の水又は低温水が取り出され、三方弁３、熱交換器４及び循環ポンプ５を経由して貯湯タンク２の下部戻り口２３へもどされる。前記熱交換器４においては、追焚き用循環ポンプ７が運転（駆動）していることにより、風呂６内の残り湯を前記熱交換器４に供給することができ、風呂６の湯と貯湯タンク２の低温水とで熱交換されて、貯湯タンク２下部の低温水の温度を上昇させることができる。

風呂熱回収を行うかどうかについては、風呂熱回収を求める使用者よりの要求や予めタイマーで設定された時間等により連動したスイッチ（図示せず）が入れられた場合であっても、風呂６の残り湯が極端に少なく追焚き用の循環が正常に行えない場合には、風呂熱回収を行わないようにするため、風呂循環回路６０には水流検知手段（図示せず）が設けられている。また、風呂６の残り湯の温度と貯湯タンク２下部の水温の温度差が無い又は貯湯タンク２下部の温度が風呂６の残り湯の温度よりも高い場合には、風呂熱回収は行えないので、この場合には風呂熱回収動作を中止する。これを検知する手段として、貯湯タンク２の下部には貯湯タンク下部温度センサー８が、風呂循環回路６０には風呂循環回路用温度センサー９が設けられている。風呂６の残り湯の温度の方が貯湯タンク２の下部の水温より高い場合であっても、所定の温度差以上である方が排熱回収の効率性や確実性等により好ましいので、例えば、７℃以上の温度差の場合に風呂熱回収を行い、その後温度差が５℃未満となった場合には風呂熱回収を終了するようにしている。

図４は循環ポンプ５の停止時の動作について説明した図である。循環ポンプ５の停止中においては、制御手段１１により流路切り換え手段としての三方弁３は下部取り出し口２２と下部戻り口２３が連通する第二の切り換え位置になる。この状態においては、図４の太線で示した部分が連通した状態となる。そして貯湯タンク２の内部側から観ると下部取り出し口２２と下部戻り口２３が該貯湯タンク２を介して連通した水路となっている。

前記貯湯タンク２の内部側においては、下部取り出し口２２と下部戻り口２３における該貯湯タンク２内部の水温は、該貯湯タンク２内部の水温が積層的であることにより、ほぼ同じ高さ関係にある下部取り出し口２２と下部戻り口２３の近傍の水温は、大略同じ温度となる。
また、給湯配管１４から外部に温水が取り出された場合に貯湯タンク２の下部から給水配管１０により水道水が給水された場合や、ヒートポンプ式熱源機１５により加熱された場合であっても、貯湯タンク２の内部の水温が高さ方向に変化する積層的なものなので、下部取り出し口２２と下部戻り口２３の近傍の水温は、大略同じ温度となることに変わりはない。

よって、本発明の温水器１は水温が大略同じ温度となる位置に設けられた下部取り出し口２２と下部戻り口を構成要素とする三方弁３の第二の切り換え位置によってなされる連通した水路（回路）を有していることにより、循環ポンプ５が停止した状態において自然対流はほとんど発生せず、従来技術において必要であった逆止弁は不要となる。

図５は図１における貯湯タンク２を貯湯タンク２０１に置き換え、貯湯タンク２０１内部に電気ヒーターや液体燃料又は気体燃料の燃焼器による加熱手段１６を有している場合の実施例である。実施例１と同様なものには同じ符号を付し説明を省略する。

本発明の温水器１０１は貯湯タンク２０１を内部に有している。貯湯タンク２０１は、概ね家庭における一日の給湯量を供給できる程度の容量を有しており、強度上及び製造上の利点より一般的に円筒形の形状となっている。
貯湯タンク２０１には下部に給水配管１０が接続され、上部に給湯配管１４が接続できる構造になっている。給水は水道水を減圧弁（図示せず）により減圧して供給する方式が一般的であるが、今回の発明に関しては貯湯タンク２０１内の内部の圧力は特に問題とならないので詳細な説明は省略する。
貯湯タンク２０１には加熱手段としてその内部に電気ヒーターや液体燃料又は気体燃料の燃焼器による加熱手段１６を有している。これにより貯湯タンク２０１内の水は加熱される。
本発明における加熱手段１６は貯湯タンク２０１に供給された水をゆっくりと加熱する、所謂緩加熱方式の熱源であり、貯湯タンク２０１の全容量を給水温度から、一般的な家庭で使用する温度（６５〜９０℃）まで加熱するのに数時間かける方式をとっている。

加熱手段１６により直接的に加熱された貯湯タンク２０１内では、加熱手段１６が貯湯タンク２０１の下部にあるため、全体的に均一な温度となって沸き上げられる。

貯湯タンク２０１内の加熱された温水は上部より給湯配管１４に接続されているので、台所や浴室等の湯用の水栓金具（図示せず）へと接続して使用ができる。また、温水器１０１の内部において風呂循環回路６０に接続する湯張り部（図中湯水混合弁５１、湯張り弁５２、逆流防止手段５３）を有しているので、風呂６に直接貯湯タンク２０１内の温水を供給することができる。給湯により給水管１０から水が流入するが貯湯タンク２０１内の湯と温度差（比重差）があるため上部は高温水、底部は低温水という積層的な温度分布となる。

本発明の温水器１０１の風呂追焚き時の動作については前述の図２を用いて説明した場合と同様に、風呂の追焚きを求める使用者よりの要求や、予めタイマーで設定された時間等により連動したスイッチ（図示せず）が入れられると、制御手段１２により、流路切り換え手段としての三方弁３は上部取り出し口２１と下部戻り口２３が連通する第一の切り換え位置となり、風呂追焚き用循環回路８０が完成する。前記三方弁３が第一の切り換え位置となった後に、循環ポンプ５を運転（駆動）させると、貯湯タンク２０１の上部取り出し口２１より貯湯タンク２０１の上部の温水が取り出され、三方弁３、熱交換器４及び循環ポンプ５を経由して貯湯タンク２０１の下部戻り口２３へ戻される。前記熱交換器４においては、追焚き用循環ポンプ7が運転（駆動）していることにより、風呂６内の冷めた湯を前記熱交換器４に供給することができ、貯湯タンク２０１の高温水と風呂６の湯とが熱交換されて、冷めた風呂６の湯の温度を上昇させることができる。

本発明の温水器１０１の風呂熱回収時の動作については前述の図３を用いて説明した場合と同様に、風呂熱回収を求める使用者よりの要求や予めタイマーで設定された時間等により連動したスイッチ（図示せず）が入れられると、制御手段１２により、三方弁３は下部取り出し口２２と下部戻り口２３が連通する第二の切り換え位置となり、風呂熱回収用循環回路８１が完成する。前記三方弁３が第二の切り換え位置となった後に、循環ポンプ５を運転（駆動）させると、貯湯タンク２０１の下部取り出し口２２より貯湯タンク２０１下部の水又は低温水が取り出され、三方弁３、熱交換器４及び循環ポンプ５を経由して貯湯タンク２０１の下部戻り口２３へもどされる。前記熱交換器４においては、追焚き用循環ポンプ７が運転（駆動）していることにより、風呂６内の残り湯を前記熱交換器４に供給することができ、風呂６の湯と貯湯タンク２０１の低温水とで熱交換されて、貯湯タンク２０１下部の低温水の温度を上昇させることができる。

風呂熱回収を行うかどうかについては、風呂熱回収を求める使用者よりの要求や予めタイマーで設定された時間等により連動したスイッチ（図示せず）が入れられた場合であっても、風呂６の残り湯が極端に少なく追焚き用の循環が正常に行えない場合には、風呂熱回収を行わないようにするため、風呂循環回路６０には水流検知手段（図示せず）が設けられている。また、風呂６の残り湯の温度と貯湯タンク２０１の下部の水温の温度差が無い又は貯湯タンク２０１の下部の温度が風呂６の残り湯の温度よりも高い場合には、風呂熱回収は行えないので、この場合には風呂熱回収動作を中止する。これを検知する手段として、貯湯タンク２０１の下部には貯湯タンク下部温度センサー８が、風呂循環回路６０には風呂循環回路用温度センサー９が設けられている。風呂６の残り湯の温度の方が貯湯タンク２０１の下部の水温より高い場合であっても、所定の温度差以上である方が排熱回収の効率性や確実性等により好ましいので、例えば、７℃以上の温度差の場合に風呂熱回収を行い、その後温度差が５℃未満となった場合には風呂熱回収を終了するようにしている。

本発明の温水器１０１の循環ポンプ５の停止時の動作については前述の図４を用いて説明した場合と同様に、循環ポンプ５の停止中においては、制御手段１２により三方弁３は下部取り出し口２２と下部戻り口２３が連通する第二の切り換え位置になる。そして貯湯タンク２０１の内部側から観ると下部取り出し口２２と下部戻り口２３が該貯湯タンク２０１を介して連通した水路となっている。

前記貯湯タンク２０１の内部側においては、下部取り出し口２２と下部戻り口２３における該貯湯タンク２０１内部の水温は、該貯湯タンク２０１内部の水温が全体的に均一な温度となっているので、ほぼ同じ高さ関係にある下部取り出し口２２と下部戻り口２３の近傍の水温も、大略同じ温度となっている。
また、給湯配管１４から外部に温水が取り出された場合には、給水管１０から水が流入するが貯湯タンク２０１内の湯と温度差（比重差）があるため上部は高温水、底部は低温水という積層的な温度分布となるので、下部取り出し口２２と下部戻り口２３の近傍の水温は、大略同じ温度となることに変わりはない。

よって、本発明の温水器１０１は水温が大略同じ温度となる位置に設けられた下部取り出し口２２と下部戻り口２３を構成要素とする三方弁３の第二の切り換え位置によってなされる連通した水路（回路）を有していることにより、循環ポンプ５が停止した状態において自然対流はほとんど発生せず、従来技術において必要であった逆止弁は不要となる。

図６は、図１乃至図４で説明した実施例と同様に加熱手段がヒートポンプ式熱源機１５ではあるが、図１における貯湯タンク２を貯湯タンクＡ２０２と貯湯タンクＢ２０３の二つを有するとした場合の実施例である。実施例１と同様なものには同じ符号を付し説明を省略する。

図６において温水器１０２は貯湯タンクＡ２０２と貯湯タンクＢ２０３とを内部に有しており、連通管２０４により貯湯タンクＡ２０２の上部と貯湯タンクＢ２０３の下部が直列に連通している。貯湯タンクＡ２０２と貯湯タンクＢ２０３の合計の容量は、概ね家庭における一日の給湯量を供給できる程度であり、両貯湯タンク共に強度上及び製造上の利点より一般的に円筒形の形状となっている。
貯湯タンクＡ２０２には下部に給水配管１０が接続され、上部に連通管２０４が接続されている。前記連通管２０４は貯湯タンクＢ２０３の下部に連通しており、該貯湯タンクＢ２０３の上部に給湯配管１４が接続できる構造になっている。給水は水道水を減圧弁（図示せず）により減圧して供給する方式が一般的であるが、今回の発明に関しては貯湯タンクＡ２０２及び貯湯タンクＢ２０３の内部の圧力は特に問題とならないので詳細な説明は省略する。１０ａは給水配管１０に取り付けた給水温度センサーである。

貯湯タンクＡ２０２及び貯湯タンクＢ２０３には、貯湯タンクＡ２０２の下部と貯湯タンクＢ２０３の上部をつなぐ加熱循環回路７０が形成されており、加熱循環回路７０には加熱用循環ポンプ７１、加熱用熱交換器７２、加熱用流路切り換え手段としての加熱用三方弁７３が配設され、加熱用三方弁７３からは、貯湯タンクＡ２０２の下部に戻る加熱循環回路バイパス管７０ａが配設されている。
加熱循環回路バイパス管７０ａは、ヒートポンプ式熱源機１５の起動初期において熱媒体の温度が十分に上がっていないとき加熱用循環ポンプ７１を起動して循環水を貯湯タンクＢ２０３の上部に戻すと、貯湯タンクＢ２０３内が冷水の流入により撹拌されてしまうので、循環水の温度が上がるまでの間循環水を貯湯タンクＡ２０２の下部に戻すための配管である。

温水器１０２は、加熱手段としてヒートポンプ式熱源機１５が、設けられており、ヒートポンプ式熱源機１５で加熱された熱媒体（冷媒）を加熱用熱交換器７２の間で循環させている。この加熱用熱交換器７２には、加熱用循環ポンプ７１で貯湯タンクＡ２０２及び貯湯タンクＢ２０３内部の水が貯湯タンクＡ２０２の下部より取り出され、貯湯タンクＢ２０３の上部に戻されることにより、貯湯タンクＡ２０２及び貯湯タンクＢ２０３の全体としての保有する水量が循環している。そして、ヒートポンプ式熱源機１５で加熱した熱媒体により加熱用熱交換器７２で貯湯タンクＡ２０２及び貯湯タンクＢ２０３内部の水を間接的に加熱する。
本発明における加熱手段は貯湯タンクに供給された水をゆっくりと加熱する、所謂緩加熱方式の熱源であり、貯湯タンクＡ２０２及び貯湯タンクＢ２０３の全容量を給水温度から、一般的な家庭で使用する温度（６５〜９０℃）まで加熱するのに数時間かける方式をとっている。これは貯湯タンク内の温度分布を積層的にするために行っている。

この場合においても貯湯タンクＡ２０２と貯湯タンクＢ２０３は、連通管２０４により貯湯タンクＡ２０２の上部と貯湯タンクＢ２０３の下部が直列に連通しており、貯湯タンクＡ２０２及び貯湯タンクＢ２０３の内部の水温は、貯湯タンクＢ２０３の上部が最も高温で、貯湯タンクＡ２０２の下部が最も低温になるという具合に積層的に水温が変化しているので、単に貯湯タンクＡ２０２の上部に貯湯タンクＢ２０３が直列に連通した一体のタンクと同様に看做せる。
これにより、加熱手段１５により加熱された貯湯タンクＡ２０２及び貯湯タンクＢ２０３では、貯湯タンクＢ２０３の上部は高温水、貯湯タンクＡ２０２の下部は低温水となる積層的な温度分布によって加熱されている。

貯湯タンクＡ２０２の頂部からは出湯管１４ａ、逆流防止手段３０、混合弁３５を介して給湯配管１４につながっている。一方、貯湯タンクＢ２０３の頂部からは出湯管１４ｂ、逆流防止手段３３、混合弁３５を介して給湯配管１４につながっている。３１は過圧逃がし弁でヒートポンプ式熱源機１５が稼働することにより貯湯タンクＡ２０２、貯湯タンクＢ２０３内部の水（湯）が膨脹し圧力が上昇するが、貯湯タンクＡ２０２、貯湯タンクB２０３の内部圧力が設定圧より高くなった際に開いて、貯湯タンクＡ２０２、貯湯タンクＢ２０３内部の圧力が過圧逃がし弁３１の設定圧力より高くならないようにしている。
混合弁３５では給湯温度設定装置（図示せず）と湯張り温度設定装置（図示せず）で設定した給湯設定温度と湯張り温度とを比較し、いずれか高い方の温度より所定温度（実施例では３℃）以上高い温度のお湯を出湯し、混合弁３８で給湯温度設定装置で設定した給湯設定温度、湯水混合弁５１で湯張り温度に調節して出湯する。混合弁３５は温度センサー３２で検知する温度により前述の所定温度以上に調節して出湯する。

この際貯湯タンクＡ２０２のお湯を優先して使用するよう制御しているが、これは、後述する風呂追焚き運転を効率よく行うためである。すなわち熱交換器４に送るお湯の温度が高い方が早く、しかも効率よく追焚き出来るからである。従って貯湯タンクＢ２０３のお湯の温度を高く保つために、貯湯タンクＡ２０２を優先して使用するようにしている。
混合弁３８で設定温度に調節されたお湯は図示しない台所や浴室等の水洗金具へと接続して使用することが出来る。また、温水器１０２の内部において風呂循環回路６０に接続する湯張り部（湯水混合弁５１、湯張り弁５２、逆流防止手段５３、逆流防止手段５４、温度センサー５５）を有しているので、湯張り温度に調節したお湯を直接風呂６に湯張りすることが出来る。
貯湯タンクＡ２０２、貯湯タンクＢ２０３には高さ位置を変えて温度センサー４２〜４７が取り付けられている。これにより、貯湯タンク内にどの程度湯があるか計測することが出来る。
混合弁３８の入口側には各々逆止弁３６、４０が配設されている。また、混合弁３８の出口側の給湯配管１４には温度センサー３９が配設され、混合弁３８の開度を制御し給湯温度を給湯設定温度に調節するようにしている。

次に、風呂追焚き用循環回路８０と風呂熱回収用循環回路８１について説明する。
風呂追焚き用循環回路８０は貯湯タンクＢ２０３の頂部付近に設けた上部取り出し口２２１から流路切り換え手段としての三方弁３、熱交換器４、循環ポンプ５を経由して貯湯タンクＡ２０２の下部に設けた下部戻り口２２３へと通じた回路である。一方、風呂熱回収用循環回路８１は、貯湯タンクＡ２０２の下部に設けた下部取り出し口２２２から流路切り換え手段としての三方弁３に接続され、熱交換器４、循環ポンプ５を経由して貯湯タンクＡ２０２の下部に設けた下部戻り口２２３へと通じた回路である。三方弁３から熱交換器４、循環ポンプ５を経由した下部戻り口２２３迄の部分は、風呂追焚き用循環回路８０と風呂熱回収用循環回路８１で兼用している。風呂循環回路６０は、風呂（浴槽）６から熱交換器４、追焚き用循環ポンプ７を経て風呂６に戻るようになっている。前述の給湯配管１４からの湯張り部は熱交換器４と追焚き用循環ポンプ７の間に接続されている。

本発明の温水器１０２の風呂追焚き時の動作については前述の図２を用いて説明した場合と同様に、風呂の追焚きを求める使用者よりの要求や、予めタイマーで設定された時間等により連動したスイッチ（図示せず）が入れられると、制御手段１３により、流路切り換え手段としての三方弁３は貯湯タンクＢ２０３に設けた上部取り出し口２２１と貯湯タンクＡ２０２に設けた下部戻り口２２３が連通する第一の切り換え位置となる。前記三方弁３が第一の切り換え位置となった後に、循環ポンプ５を運転（駆動）させ、貯湯タンクＢ２０３の上部取り出し口２２１より貯湯タンクＢ２０３の上部の温水が取り出され、三方弁3、熱交換器４及び循環ポンプ５を経由して貯湯タンクＡ２０２の下部戻り口２２３へ戻される。前記熱交換器４においては、追焚き用循環ポンプ７が運転（駆動）していることにより、風呂６内の冷めた湯を前記熱交換器４に供給することができ、貯湯タンクＢ２０３の高温水と風呂６の湯とが熱交換されて、冷めた風呂６の湯の温度を上昇させることができる。

本発明の温水器１０２の風呂熱回収時の動作については前述の図３を用いて説明した場合と同様に、風呂熱回収を求める使用者よりの要求や予めタイマーで設定された時間等により連動したスイッチ（図示せず）が入れられると、制御手段１３により、流路切り換え手段としての三方弁３は貯湯タンクＡ２０２に設けた下部取り出し口２２２と貯湯タンクＡ２０２に設けた下部戻り口２２３が連通する第二の切り換え位置となる。前記三方弁３が第二の切り換え位置となった後に、循環ポンプ５を運転（駆動）させ、貯湯タンクＡ２０２の下部取り出し口２２２より貯湯タンクＡ２０２下部の水又は低温水が取り出され、三方弁３、熱交換器４及び循環ポンプ５を経由して貯湯タンクＡ２０２の下部戻り口２２３へもどされる。前記熱交換器４においては、追焚き用循環ポンプ７が運転（駆動）していることにより、風呂６内の残り湯を前記熱交換器４に供給することができ、風呂６の湯と貯湯タンクＡ２０２の低温水とで熱交換されて貯湯タンクＡ２０２下部の低温水の温度を上昇させることができる。

風呂熱回収を行うかどうかについては、風呂熱回収を求める使用者よりの要求や予めタイマーで設定された時間等により連動したスイッチ（図示せず）が入れられた場合であっても、風呂６の残り湯が極端に少なく追焚き用の循環が正常に行えない場合には、風呂熱回収を行わないようにするため、風呂循環回路６０には水流検知手段（図示せず）が設けられている。また、風呂６の残り湯の温度と貯湯タンクＡ２０２下部の水温の温度差が無い又は貯湯タンクＡ２０２下部の温度が風呂６の残り湯の温度よりも高い場合には、風呂熱回収は行えないので、この場合には風呂熱回収動作を中止する。これを検知する手段として、貯湯タンクＡ２０２の下部に貯湯タンク下部温度センサー８が、風呂循環回路には風呂循環回路用温度センサー９が設けられている。風呂６の残り湯の温度の方が貯湯タンクＡ２０２下部の水温より高い場合であっても、所定の温度差以上である方が排熱回収の効率性や確実性等により好ましいので、例えば、７℃以上の温度差の場合に風呂熱回収を行い、その後温度差が５℃未満となった場合には風呂熱回収を終了するようにしている。

本発明の温水器１０２の循環ポンプ５の停止時の動作については前述の図４を用いて説明した場合と同様に、循環ポンプ５の停止中においては、制御手段１３により三方弁３は貯湯タンクＡ２０２に設けた下部取り出し口２２２と貯湯タンクＡ２０２に設けた下部戻り口２２３が連通する第二の切り換え位置になる。そして貯湯タンクＡ２０２の内部側から観ると貯湯タンクＡ２０２に設けた下部取り出し口２２２と下部戻り口２２３が該貯湯タンクＡ２０２を介して連通した回路となっている。

そして前記貯湯タンクＡ２０２の内部側においては、下部取り出し口２２２と下部戻り口２２３における該貯湯タンクＡ２０２内部の水温は、該貯湯タンクＡ２０２内部の水温が積層的であることにより、ほぼ同じ高さ関係にある下部取り出し口２２２と下部戻り口２２３の近傍の水温は、大略同じ温度となっている。
また、給湯配管１４から外部に温水が取り出された場合に貯湯タンクＡ２０２の下部から給水配管１０により水道水が給水された場合や、ヒートポンプ式熱源機１５により加熱された場合であっても、貯湯タンクＡ２０２及び貯湯タンクＢ２０３の内部の水温が高さ方向に変化する積層的なものであるので、下部取り出し口２２２と下部戻り口２２３の近傍の水温は、大略同じ温度となることに変わりはない。

よって、水温が大略同じ温度となる位置に設けられた下部取り出し口２２２と下部戻り口２２３を構成要素とする三方弁３の第二の切り換え位置によってなされる連通した水路（回路）を、本発明の温水器１０２は有していることにより、循環ポンプ５が停止した状態において自然対流はほとんど発生せず、従来技術において必要であった逆止弁は不要となる。

なお、加熱手段については、実施例に挙げたヒートポンプ式熱源機、電気ヒーター、気体燃料又は液体燃料の燃焼器等の熱源機を単体で用いる場合のみならず、これらを組み合わせて併用する場合や、これらに太陽熱温水器の熱源を組み合わせた場合等様々な加熱手段の熱源機を用いることが可能である。
また、貯湯タンクの加熱方法についてもヒートポンプ式熱源機で説明した熱交換器を介した加熱方法や、図５において説明した貯湯タンク内部で直接加熱する方法があり、前記の加熱手段の熱源機の組合せと加熱方法の組合せによっても様々な場合に適用できる。

１、１０１、１０２：温水器
２、２０１：貯湯タンク
２０２：貯湯タンクＡ
２０３：貯湯タンクＢ
３：三方弁（流路切り換え手段）
４：熱交換器
５：循環ポンプ
６：風呂
７：追焚き用循環ポンプ
８：貯湯タンク下部温度センサー
９：風呂循環回路用温度センサー
１０：給水配管
１１、１２、１３：制御手段
１４：給湯配管
１４ａ、１４ｂ：出湯管
１５：ヒートポンプ式熱源機
１６：加熱手段
２１、２２１：上部取り出し口
２２、２２２：下部取り出し口
２３、２２３：下部戻り口
３１：過圧逃がし弁
３０、３３、５３、５４：逆流防止手段
３５、３８：混合弁
３２、４２〜４４：温度センサー
５１：湯水混合弁
５２：湯張り弁
６０：風呂循環回路
７０：加熱循環回路
７０ａ：加熱循環回路バイパス管
７１：加熱用循環ポンプ
７２：加熱用熱交換器
７３：加熱用三方弁（加熱用流路切り換え手段）
８０：風呂追焚き用循環回路
８１：風呂熱回収用循環回路
２０４：連通管

Claims

加熱手段を有する貯湯タンクと、該貯湯タンクに貯められた温水又は冷水と風呂の冷水又は温水とを熱交換する熱交換器と、該貯湯タンクと該熱交換器との間の流路切り換え手段と、該流路切り換え手段の第一の切り換え位置により該貯湯タンクの上部取り出し口と該流路切り換え手段と該熱交換器と循環ポンプとを経由して該貯湯タンクの下部戻り口へ戻す風呂追焚き用循環回路と、該流路切り換え手段の第二の切り換え位置により該貯湯タンクの下部取り出し口と該流路切り換え手段と該熱交換器と循環ポンプとを経由して該貯湯タンクの下部戻り口へ戻す風呂熱回収用循環回路が形成されることを特徴とする温水器。
前記流路切り換え手段は、前記循環ポンプが停止しているときは第二の切り換え位置にあるようにする制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の温水器。
前記加熱手段がヒートポンプ式の熱源機であることを特徴とする請求項１乃至請求項２記載の温水器。
前記加熱手段が電気ヒーターであることを特徴とする請求項１乃至請求項２記載の温水器。
前記加熱手段が液体燃料又は気体燃料の燃焼器であることを特徴とする請求項１乃至請求項２記載の温水器。