JP2012097994A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の給湯装置は、貯湯槽の排水口を介してスケールを装置外部に廃棄する際に貯湯槽内の水も合わせて装置外部へ廃棄するので、無駄に水を廃棄する。
【解決手段】 給湯装置１００は、貯湯槽２と、貯湯槽２に熱を供給する熱供給ユニット１と、貯湯槽２内の上部に接続され、該貯湯槽２内の温水を熱負荷に供給するための給湯路５と、貯湯槽２の下部に接続され、給湯路５と合流する混合水流路３と、貯湯槽２に水道水を給水する第１水供給路６と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、貯湯槽を有した給湯装置に関する。

水道水中には、カルシウムやマグネシウムといった成分が含まれており、高温の貯湯槽内では、それらの成分がスケール（缶石）として蓄積する。スケールが貯湯槽内にたまると、排熱回収流路や該流路上に設けたポンプが詰まったりする課題がある。
そこで、従来、貯湯槽下部にスケールを外部に排出する排水口を設けた給湯装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

実公昭５９−１４３２４２号公報

しかしながら、上記従来の給湯装置は、貯湯槽の排水口を介してスケールを装置外部に廃棄する際に貯湯槽内の水も合わせて装置外部へ廃棄するので、無駄に水を廃棄するという課題がある。
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、貯湯槽内のスケールを装置外部に廃棄する際に、従来の給湯装置に比べ、水の無駄な廃棄を低減する給湯装置を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の給湯装置は、貯湯槽と、前記貯湯槽に熱を供給する熱供給ユニットと、前記貯湯槽内の上部に接続され、該貯湯槽内の温水を熱負荷に供給するための給湯路と、前記貯湯槽に水道水を給水する第１水供給路と、を備える。かかる構成により、貯湯槽内のスケールを装置外部に廃棄する際に、従来の給湯装置に比べ、水の無駄な廃棄を低減する。

本発明の給湯装置は、貯湯槽内のスケールを装置外部に廃棄する際に、従来の給湯装置に比べ、水の無駄な廃棄を低減する。

実施の形態１における給湯装置の概略構成の一例を示す図 実施の形態１の変形例１の給湯装置の概略構成の一例を示す図 実施の形態１の変形例１の給湯装置における接続部の断面図 実施の形態１の変形例２の給湯装置の概略構成の一例を示す図 実施の形態２の給湯装置の概略構成の一例を示す図 実施の形態３の給湯装置の概略構成の一例を示す図 実施の形態４の給湯装置の概略構成の一例を示す図 実施の形態５の給湯装置の概略構成の一例を示す図

（実施の形態１）
実施の形態１の給湯装置は、貯湯槽と、貯湯槽に熱を供給する熱供給ユニットと、貯湯槽内の上部に接続され、貯湯槽内の温水を給湯負荷に供給するための給湯路と、貯湯槽の下部に接続され、給湯路と合流する混合水流路と、貯湯槽に水道水を給水する第１水供給路を備える。

かかる構成により、給湯路より給湯負荷に温水を供給する際に、貯湯槽の下部の水は、混合水流路を介して給湯路を流れる温水に混合され、給湯負荷に利用される。このとき、混合水流路を介してスケールも温水に混合され、給湯負荷を介して廃棄される。つまり、貯湯槽内のスケールを装置外部に廃棄する際に、従来の給湯装置に比べ、水の無駄な廃棄を低減する。

また、第１水供給路は、混合水流路よりも高い位置において貯湯槽に接続されていてもよい。

かかる構成により、第１水供給路が混合水流路以下の位置で接続される場合に比べ、混合水流路を介したスケールの廃棄において、第１水供給路から貯湯槽への水の供給の影響が低減される。

図１は、本実施の形態の給湯装置の概略構成の一例を示す図である。
図１に示すように、給湯装置１００は、熱供給ユニット１と、貯湯槽２と、混合水流路３と、熱媒体流路４、給湯路５、第１水供給路６とを備える。

熱供給ユニット１は、貯湯槽に熱を供給する機器であり、例えば、熱源機を含むユニットであり、いずれの形態であっても構わない。熱供給ユニット１としては、例えば、燃焼装置、電気ヒータ、ヒートポンプ、発電ユニット等が例示される。また、上記発電ユニットとしては、燃料電池発電ユニット、ガスエンジン発電ユニット等が例示される。

また、熱供給ユニットが、燃料電池発電ユニットである場合、貯湯槽に供給される熱は、燃料電池本体、燃料電池からの排ガス、及び改質器を加熱する燃焼器の燃焼排ガスの少なくともいずれか一つの排熱である。また、発電ユニットが、ガスエンジン発電ユニットである場合、貯湯槽に供給される熱は、ガスエンジンの燃焼排ガスの排熱である。

貯湯槽２は、熱供給ユニット１より供給される熱を温水として貯える機器である。

熱媒体流路４は、熱供給ユニットより供給される熱を回収する熱媒体が流れる流路である。ここで、熱媒体には、例えば、水、不凍液等が用いられる。熱媒体流路４は、貯湯槽２に熱回収した熱媒体を供給する形態及び熱媒体流路４が貯湯槽２内を通過し、貯湯槽２内の水と熱回収した熱媒体が熱交換する形態のいずれであっても構わない。なお、貯湯槽２内の水の加熱が可能であれば、熱媒体流路４を設けなくても構わない。例えば、熱供給ユニット１が、電気ヒータであるとき、電気ヒータを貯湯槽２内部に設け、貯湯槽２内の水を加熱する形態であっても構わない。

給湯路５は、貯湯槽２に貯えられた温水を外部の熱負荷に供給する流路である。熱負荷としては、シャワー、浴槽等が挙げられる。

混合水流路３は、貯湯槽２の下部に接続され、給湯路５と合流する流路である。
第１水供給路６は、貯湯層２に水道水を給水する流路である。
ここで、熱供給ユニット１からの熱供給により貯湯槽２に温水が貯えられる。第１水供給路６を介して貯湯槽２に供給される水道水には、カルシウムやマグネシウムといった成分が含まれており、温水においては、スケール（缶石）の析出量が増加する。また、給湯負荷への給湯に伴い第１水供給路６より水道水が補給されるので、カルシウムやマグネシウムといった成分も補充され、スケールの析出量は更に増加する。析出したスケールは、貯湯槽２内の下部に沈降し、蓄積していく。

ここで、給湯負荷へ給湯する際、第１水供給路６を介した水道水の供給圧（例えば、０．３ＭＰａ）により、貯湯槽２内の水が、給湯路５だけでなく混合水流路３にも押し出され、給湯負荷へ給湯される。従って、給湯負荷への給湯時に、貯湯槽２の下部に蓄積したスケールが混合水流路３を介して排出され、給湯路５の温水と混合し、給湯負荷を介して外部に廃棄される。

出湯条件にもよるが、基本的に給湯の度に混合水流路３を介して貯湯槽２の下部の水が取り出されるので、スケールが十分成長しない段階で排出される可能性が高く、給湯時に混合水流路３や給湯路５の配管詰まり等の不都合を起こす可能性も低い。

なお、熱媒体流路４は、一端が貯湯槽２の下部に接続され、他端が貯湯槽２の上部に接続するよう構成されており、貯湯槽３の下部より取り出された水は、熱回収後、貯湯槽２の上部に戻る。給湯路５は、貯湯槽２の上部に接続され、温水が熱負荷に供給される。第１水供給路は、貯湯槽２の下部に接続される。従って、貯湯槽２内の上部には下部よりも相対的に温度の高い水（温水）が蓄積され、貯湯槽２内の下部には相対的に温度の低い水が蓄積される。これにより、混合水流路３を流れる水が合流することで、給湯路５を流れる温水が低温化され温度調整されるので、好ましい。
ここで、図１には図示してないが、給湯装置１００は、給湯路５を流れる温水と混合水流路３を流れる水との合流する流量比を調整する混合器と、混合器よりも下流の給湯路５に設けられた温度検知器とを設けてもよい。この場合、図示されない制御器が、温度検知器（例えば、サーミスタ）の検知温度に基づき混合器を制御して温水と水との混合比を調整して、給湯負荷に供給される温水の温度が調整される。上記のような制御器を用いた混合器の制御に代えてサーモスタット等の機械的な温度検知器を用いて、混合器を制御する形態を採用してもよい。

なお、貯湯槽２に対して、上記熱媒体流路４の両端が接続される位置、給湯路５及び第１水供給路６の接続される位置は、例示であり、本例に限定されるものではない。

第１水供給路６は、混合水流路３よりも高い位置において貯湯槽２に接続されているが、本例に限定されるものではなく、第１水供給路６及び混合水流路３は、貯湯槽２と同じ高さで接続してもよいし、混合水流路３の方が第１水供給路６よりも高い位置で貯湯槽２と接続してもよい。

［変形例１］
実施の形態１の変形例の給湯装置は、第１水供給路と混合水流路との接続部を備え、接続部が、前記第１水供給路を内管とし、混合水流路を外管とする２重管で構成され、前記接続部を介して貯湯槽と接続される。

かかる構成により、第１水供給路及び貯湯槽との接続構成を共通化され、貯湯槽の構成が簡素化される。

図２は、本変形例の給湯装置の概略構成の一例を示す図である。図２において、図１と同じ符号を付した構成については、説明を省略し、実施の形態１と異なる特徴についてのみ説明する。図２に示すように給湯装置１００は、第１水供給路６と混合水流路３との接続部７を備え、接続部７を介して貯湯槽２と接続されている。

図３は、上記接続部の断面図を示す。図３に示すように、接続部７は、第１水供給経路６を内管とし、混合水流路を外管とする２重管で構成されている。

第１水供給路６の貯湯槽２内での開口部が、混合水流路３の開口部よりも高い位置に設けられている。かかる構成により、第１水供給路６が混合水流路３以下の位置で開口される場合に比べ、混合水流路３を介したスケールの廃棄において、第１水供給路６から貯湯槽２への水の供給の影響が低減されるので、好ましい。ただし、第１水供給路６の開口部と混合水流路３の開口部との上記位置関係は、例示であり、本例に限定されるものではない。

［変形例２］
実施の形態１の変形例２の給湯装置は、混合水流路と合流した後の給湯路にスケールをトラップするフィルターが設けられている。

かかる構成により、給湯負荷を介したスケールの廃棄量が低減され、お湯利用者の不快感が低減される。

また、フィルターは、交換可能に設けられていてもよい。

かかる構成により、フィルター詰まりによる給湯量減少等の問題が起きたときに、容易にフィルター交換することが可能になる。

本変形例の給湯装置は、上記以外の点は、実施の形態１及び変形例１のいずれかと同様に構成してもよい。

図４は、本変形例の給湯装置の概略構成の一例を示す図である。図４において、図１と同じ符号を付した構成については、説明を省略し、実施の形態１と異なる特徴についてのみ説明する。

図４に示すように給湯装置１００は、混合水流路３と合流した後の給湯路５において、スケールをトラップするフィルター８を備える。例えば、給湯に使用する蛇口出口にフィルターが設けられてもよい。フィルター８は、例えば、不織布、樹脂焼結部材等で構成されてもよい。また、上記フィルター８は、交換可能に設けられている。例えば、フィルターが、浄水機のカートリッジのように取り外し可能に構成される。

なお、上記給湯装置は、フィルターは交換可能に設けられているが、交換可能に構成されない形態を採用しても構わない。

（実施の形態２）
実施の形態２の給湯装置は、貯湯槽の下部に貯湯槽内の水温を検知する温度検知器と、温度検知器で検知される検知温度の上昇に伴い熱供給ユニットから貯湯槽への熱供給量を低下させる制御器とを備えてもよい。

かかる構成により、貯湯槽２下部の水温の上昇が抑制されるので、給湯路を流れる温水の温度を混合水流路からの水により低温化する温度調整機能が維持され、好ましい。
本実施の形態の給湯装置は、上記以外の点は、実施の形態１、変形例１及び変形例２のいずれかと同様に構成してもよい。

図５は、本実施の形態の給湯装置の概略構成の一例を示す図である。図５において、図１と同じ符号を付した構成については、説明を省略し、実施の形態１と異なる特徴についてのみ説明する。

図５に示すように、給湯装置１００は、制御器１０と、温度検知器１１とを備える。
制御器１０は、熱供給ユニット１から貯湯槽２への熱供給量を制御する。制御器１０は、制御機能を有するものであればよく、例えば、演算処理部（図示せず）及び制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）を備える。演算処理部としては、ＭＰＵ、ＣＰＵが例示される。記憶部としては、メモリが例示される。制御器１０は、集中制御を行う単独の制御器であってもよく、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器であってもよい。

温度検知器１１は、貯湯槽２の下部に設けられ、貯湯槽２の水温を検知する。

給湯装置１００は、熱供給ユニット１からの熱供給により貯湯槽２の上部より温水が貯えられる。制御器１０は、温度検知器１１の検知温度の上昇に伴い、熱供給ユニット１からの熱供給量が低下するよう制御する。具体的には、温度検知器１１の検知温度が所定の温度閾値（例えば、３５℃）以上になると、熱供給ユニット１から貯湯槽２への熱供給量が低下するよう制御する。ここで、制御器１０は、熱供給ユニット１の熱出力及び熱供給ユニット１からの熱回収量の少なくともいずれか一方が低下するよう制御することで、熱供給ユニット１から貯湯槽２への熱供給量が低下するよう制御する。熱供給ユニット１の熱出力の低下制御の例としては、制御器１０が、熱供給ユニットである燃焼器の燃焼量を低下するよう制御する例が挙げられる。熱供給ユニットからの熱回収量の低下制御の例としては、制御器１０が、熱媒体流路４を流れる熱媒体の流量を低下するよう制御する例が上げられる。また、制御器１０が、熱媒体流路４に図示されない熱供給器１をバイパスするバイパス流路を設け、バイパス流路に流れる熱媒体の流量を増加するよう制御する例が挙げられる。

（実施の形態３）
実施の形態３の給湯装置は、水道水を混合水経路に供給する第２水供給路を備える。
かかる構成により、水道水は貯湯槽の下部の水温に比べ安定して温度が低いので、第２水供給路から水を供給することで、給湯路を流れる温水をより安定して温度調整されうる。
また、貯湯槽の下部に設けられ、貯湯槽内の水温を検知する温度検知器と、水道水を前記混合水経路に供給する第２水供給路と、温度検知器で検知される検知温度の上昇に伴い、第２水供給路からの水供給量を増加させる制御器とを備えてもよい。

かかる構成により、貯湯槽下部の水温に基づき水道水の供給が制御され、給湯路の温水の温度がより適切に調整されうる。

本実施の形態の給湯装置は、上記以外の点は、実施の形態１、変形例１、変形例２及び実施の形態２のいずれかと同様に構成してもよい。

図６は、本実施の形態３の給湯装置の概略構成の一例を示す図である。図６において、図５と同じ符号を付した構成については、説明を省略し、実施の形態２と異なる特徴についてのみ説明する。

図６に示すように、本実施の形態の給湯装置１００は、切替器１２と、第２水供給路１３とを備える。切替器１２は、給湯路５へ供給される水を貯湯槽２の水と第２水供給路１３からの水道水との間で切替える。第２水供給路１３は、水道水が流れる流路であり、混合水流路３と接続されている。

ここで、温度検知器１１の検知温度に基づき切替器１２が制御される。例えば、温度検知器１１の検知温度が所定の閾値温度（例えば、４５℃）以上である場合、給湯路５を流れる温水の温度調整機能（低温化機能）が低下するので、制御器１０は、第２水供給路１３を介して水道水が混合水流路３に流入するよう切替器１２を切替える。一方、温度検知器１１の検知温度が所定の閾値温度（例えば、４５℃）未満である場合、制御器１０は、貯湯槽２の水が混合水流路３を流れるよう切替器１２を切替える。なお、本例においては、切替器１２を設けたが、切替器１２に代えて、貯湯槽２の水及び第２水供給路１３からの水道水のそれぞれの混合水流路３への流入比を調整する混合器を設けても構わない。この場合、温度検知器１１の検知温度の上昇に応じて第２水供給路１３からの水道水の流入量が増加するよう制御される。

なお、上記給湯装置は、温度検知器１１、及び切替器１２（又は混合器）を備えているが、これらを備えない形態を採用しても構わない。

（実施の形態４）
実施の形態４の給湯装置は、混合水流路に、開閉弁を備える。

かかる構成により、開閉弁の開閉を制御することで、混合水流路を介したスケールの廃棄を適宜調整できる。

また、貯湯槽に供給される水の累積供給量の増加に伴い開閉弁を開放する制御器を備えてもよい。

かかる構成により、貯湯槽に溜まるスケール量の増加に伴いスケールを廃棄することができる。

本実施の形態の給湯装置は、上記以外の点は、実施の形態１−３、変形例１、及び変形例２のいずれかと同様に構成してもよい。

図７は、本実施の形態の給湯装置の概略構成の一例を示す図である。図６は、本実施の形態１の給湯装置の概略構成の一例を示す図である。図７において、図６と同じ符号を付した構成については、説明を省略し、実施の形態１と異なる特徴についてのみ説明する。
図７に示すように、本実施の形態の給湯装置１００は、混合水流路３に開閉弁１４を備える。ここで、制御器１０は、貯湯槽に供給される水の累積供給量の増加に伴い開閉弁を開放する。例えば、第１水供給路６の図示されない流量計を備え、制御器１０は、流量計の計測値から求められる水の累積供給量が、第１の閾値（例えば、１０００Ｌ）以上になると開閉弁１４を開放する。これにより、給湯時に貯湯槽２の下部に溜まったスケールが廃棄される。開閉弁１４を開放してから給湯負荷への給湯量が第２の閾値（例えば、２００Ｌ）以上になると、開閉弁１４が閉止される。これにより、スケールが低減した貯湯槽２の下部に新たにスケールが溜まり始める。

なお、上記給湯装置１００は、制御器１０が、貯湯槽に供給される水の累積供給量の増加に伴い開閉弁を開放するよう構成されているが、本例に限定されるものではなく、その開放タイミングは任意である。例えば、所定の周期（例えば、１週間）毎に開放する形態を採用しても構わない。

（実施の形態５）
実施の形態５の給湯装置は、操作者の入力操作により開閉弁の開放タイミングを設定する設定器を備える。

かかる構成により、貯湯槽からのスケールの廃棄タイミングが給湯装置の利用者にとって適切なタイミングで設定されうる。

本実施の形態の給湯装置は、上記以外の点は、実施の形態１−４、変形例１、及び変形例２のいずれかと同様に構成してもよい。

図８は、本実施の形態の給湯装置の概略構成の一例を示す図である。図８に示すように、本実施の形態の給湯装置の概略構成の一例を示す図である。図８において、図７と同じ符号を付した構成については、説明を省略し、実施の形態４と異なる特徴についてのみ説明する。

図８に示すように、給湯装置１００は、操作者の入力操作により開閉弁１４の開放タイミングを設定する設定器１５を備える。設定器１５は、入力部、演算処理部及び記憶部を備える。入力部は、操作者が手動により開閉弁１４の開放タイミングを入力する機器であり、例えば、リモコン等が用いられる。演算処理部としては、ＭＰＵ、ＣＰＵが例示される。記憶部としては、メモリが例示される。閾値設定器１２は、単独の演算処理部を備えてもよく、互いに協働して閾値設定のための処理を行う複数の演算処理部を備えてもよい。上記演算処理部と記憶部は、制御器１０と共用する形態であっても構わない。

設定器１５による開閉弁１４の開放タイミングの設定の形態は、任意であり、例えば、設定とともに開閉弁１４を開放する設定、開閉弁１４が定期的に開放される場合の周期（例えば、１週間）の設定、開閉弁１４が開放される累積水供給量（例えば、１０００Ｌ）の設定等が挙げられる。

上記説明から、当業者にとっては、多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきである。

本発明にかかる給湯装置は、貯湯槽内のスケールを装置外部に廃棄する際に、従来の給湯装置に比べ、水の無駄な廃棄を低減されるので、給湯装置またはコージェネレーションシステム等として有用である。

１ 熱供給ユニット
２ 貯湯槽
３ 混合水流路
５ 給湯路
６ 第１水供給路
７ 接続部
８ フィルター
１０ 制御器
１１ 温度検知器
１２ 切替器
１３ 第２水供給器
１４ 開閉弁
１５ 設定器

Claims (11)

1. 貯湯槽と、
   前記貯湯槽に熱を供給する熱供給ユニットと、
   前記貯湯槽内の上部に接続され、該貯湯槽内の温水を熱負荷に供給するための給湯路と、
   前記貯湯槽の下部に接続され、前記給湯路と合流する混合水流路と、
   前記貯湯槽に水道水を給水する第１水供給路と、を備える給湯装置。
2. 前記第１水供給路は、前記混合水流路よりも高い位置において前記貯湯槽に接続されている請求項１に記載の給湯装置。
3. 前記貯湯槽の下部に前記貯湯槽内の水温を検知する温度検知器と、
   前記温度検知器で検知される検知温度の上昇に伴い、前記熱供給ユニットから前記貯湯槽への熱供給量を低下させる制御器とを備える請求項１または２に記載の給湯装置。
4. 水道水を前記混合水経路に供給する第２水供給路を備える請求項１−３のいずれかに記載の給湯装置。
5. 前記貯湯槽の下部に設けられ、前記貯湯槽内の水温を検知する温度検知器と、
   水道水を前記混合水経路に供給する第２水供給路と、
   前記温度検知器で検知される検知温度の上昇に伴い、前記第２水供給路からの水供給量を増加させる制御器とを備える請求項１−３のいずれかに記載の給湯装置。
6. 前記第１水供給路と前記混合水流路との接続部を備え、
   前記接続部が、前記第１水供給路を内管とし、前記混合水流路を外管とする２重管で構成される請求項１−５のいずれかに記載の給湯装置。
7. 前記混合水流路に、開閉弁を備える請求項１に記載の給湯装置。
8. 前記貯湯槽に供給される水の累積供給量の増加に伴い前記開閉弁を開放する制御器を備える請求項７に記載の給湯装置。
9. 操作者の入力操作により前記開閉弁の開放タイミングを設定する設定器を備える請求項７または８に記載の給湯装置。
10. 前記混合水流路と合流した後の前記給湯路にスケールをトラップするフィルターを備える請求項１−９のいずれかに記載の給湯装置。
11. 前記フィルターは、交換可能に設けられている請求項１０に記載の給湯装置。

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