JP2012202596A

JP2012202596A - 貯湯式給湯装置

Info

Publication number: JP2012202596A
Application number: JP2011066976A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Ida; 浩文井田
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2012-10-22

Abstract

【課題】設置にかかる費用を削減でき、既に設置されている排水接続管の耐熱温度が低いものでも設置可能な貯湯式給湯装置を提供する。
【解決手段】貯湯タンク１内の水を加熱手段２１で加熱し、貯湯タンク１内の水または温水を加熱する際に発生した過剰な圧力を逃がし弁６から逃がし、この逃がし弁６から排出されたドレイン水の温度を冷却手段８で低下させる。そして、ドレイン水の温度が予め定めた所定の値以下になったときに、排水手段１０で排水接続管１１に排出することを特徴とする。貯湯タンク１からの高温のドレイン水を排水バッファタンク８に導き、ドレイン水を冷却してから排水接続管１１に排出するので、安価なＶＰ管の利用が可能となり、給湯器設置にかかる費用を削減することが可能になる。また、既に設置されている排水接続管１１の耐熱温度が低いものでも、配管のし直しをすることなく設置可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、ヒートポンプ式給湯装置等の給湯システムに用いられ、水を加熱して生成した温水をタンクに貯湯し、貯湯した温水を給湯する貯湯式給湯装置に関するものである。

近年、住宅等における熱源の１つとして、温水（湯水）を貯湯タンクと呼ばれる蓄熱槽に貯湯しておき、必要に応じて、この貯湯タンクからキッチン、洗面所及び風呂等に供給する貯湯式給湯装置の普及が進んでいる。

従来においては、電気やガス等のエネルギーを用いて、直接的に熱を発生して利用していたが、住宅等で必要とされる熱は、必ずしも数百度といった高温ではなく、例えば、風呂やシャワーでは４０℃程度、台所の給湯器では８０℃〜９０℃程度、床暖房では３５℃〜５５℃程度である。

従って、水を熱媒体として利用することができ、これに蓄熱することにより、熱の受給に時間差を設けたり、排熱の回収を行ったりすることによって、効率を向上できる。

また、例えば、安価な夜間電力を利用して生成した湯水を貯湯タンクに貯湯しておき、貯湯した湯水を日中使用すれば、電気に要するコストを削減することができる。

このような給湯装置における湯水生成装置として、ヒートポンプの普及が進んでいる（例えば、特許文献１参照）。

ヒートポンプは、内部に熱媒体が循環しており、電力を利用してこの熱媒体を循環させることにより、空気熱とポンプ仕事を合わせた熱量で、水を加熱することができる。ヒートポンプ式の給湯システムでは、常温の水道水を熱交換器で加熱して、約９０℃近くのお湯を作り、貯湯タンクに貯める方式を採用している。

上記ヒートポンプ式の給湯システムで用いられる給湯装置は、例えば、特許文献２に記載されているように、圧縮機、水熱交換器、膨張弁及び空気熱交換器等を備え、所謂冷凍サイクルによって入水された低温水を加熱して高温水を生成する。そして、最近では、自然冷媒であるＣＯ_２を熱媒体として循環させる、エコキュート（登録商標）が注目を集めている。

特開２０１０−２０３６８７号公報特開２００９−２３６４２４号公報

ところで、上述したような貯湯タンクを備える貯湯式給湯装置では、貯湯タンク内の水を加熱して沸きあげるときに、温度上昇と共に水が膨張するため、タンク保護のために圧力を逃がす弁（逃がし弁）が設けられている。

この逃がし弁が作動すると、貯湯タンクから熱湯（高温のドレイン水）が排出され、排水接続管や排水管を介して、下水等の外部に導かれる。このドレイン水は、１日１回の沸きあげで、約１リットル程度になる。

この様に、貯湯タンクからのドレイン水が、非常に高温であることから、集合住宅等に貯湯式給湯装置を設置する際、排水接続管として、耐熱温度が６０℃の安価な普及タイプのＶＰ管（塩化ビニール製配管）を使うことができず、耐熱温度が９０℃の高価な耐熱グレードのＨＴ管を使う必要がある。

また、一般住宅等において、施工業者がＶＰ管を配管していると、貯湯式給湯装置をそのまま設置して使用することができない。このため、既に配管されているＶＰ管を、耐熱温度が高いＨＴ管に取り換えるという配管のし直しが強いられて、工事費が高くなる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、設置にかかる費用を削減でき、既に設置されている排水接続管の耐熱温度が低いものでも設置可能である、貯湯式給湯装置を提供することにある。

本発明に係る貯湯式給湯装置は、貯湯タンクと、この貯湯タンク内の水または温水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で前記貯湯タンク内の水または温水を加熱する際に発生した過剰な圧力を逃がす逃がし弁と、前記逃がし弁から排出されたドレイン水の温度を低下させる冷却手段と、前記ドレイン水の温度が予め定めた所定の値以下になったときに、排水接続管に排出する排水手段と、を具備することで、上述した課題を解決した。

また、前記冷却手段は、前記逃がし弁から排出されたドレイン水を受ける排水バッファタンクと、この排水バッファタンクに設置された放熱板とを備え、前記放熱板で前記排水バッファタンク内のドレイン水を放熱することにより冷却を行うことで、同じく上述した課題を解決した。

さらに、前記冷却手段は、前記逃がし弁から排出されたドレイン水を受ける排水バッファタンクを備え、この排水バッファタンクに入水してドレイン水を冷却することで、同じく上述した課題を解決した。

また、前記排水手段は、前記ドレイン水の温度が予め設定された温度より高いときには閉状態となって前記排水バッファタンク内のドレイン水を保持し、前記ドレイン水の温度が予め設定された温度より低いときには開状態となって前記排水バッファタンク内のドレイン水を排水接続管に排出する排水弁を備えることで、同じく上述した課題を解決した。

加えて、前記排水手段は、前記ドレイン水の温度を検知する温度センサと、前記排水バッファタンクの排水経路に設けられた電磁弁と、前記温度センサの検知温度に基づいて前記電磁弁を制御し、前記温度センサによる検知温度が予め定めた所定の値よりも高いときに前記電磁弁を閉状態に制御して前記排水バッファタンク内のドレイン水を保持し、前記温度センサによる検知温度が予め定めた所定の値よりも低いときには前記電磁弁を開状態に制御して前記排水バッファタンク内のドレイン水を排水接続管に排出する制御装置と、を具備することで、同じく上述した課題を解決した。

また、前記排水手段は、前記ドレイン水が排出された時に計時を開始するタイマと、前記排水バッファタンクの排水経路に設けられた電磁弁と、前記タイマの計時結果に基づいて前記電磁弁を制御し、前記タイマで所定の時間計時するまでは前記電磁弁を閉状態に制御して前記排水バッファタンク内のドレイン水を保持し、前記タイマで所定の時間計時した後に前記電磁弁を開状態に制御して前記排水バッファタンク内のドレイン水を排水接続管に排出する制御装置と、を具備することで、同じく上述した課題を解決した。

この他、前記予め定めた所定の値は、前記排水手段に接続される排水接続管の耐熱温度であることで、同じく上述した課題を解決した。

本発明によれば、貯湯タンク内の水または温水を加熱する際に発生した高温のドレイン水を冷却手段に導き、ドレイン水を冷却してから排出するので、排水接続管として安価なＶＰ管の使用が可能となり、貯湯式給湯装置の設置にかかる費用を削減することが可能になる。

また、既に設置されている排水接続管の耐熱温度が低いものであっても、貯湯式給湯装置の設置が可能である。

そして、冷却手段として、逃がし弁から排出された熱湯を受ける排水バッファタンクを設け、この排水バッファタンクに放熱板を設置して放熱することにより、充分な冷却を行うことができる。

また、冷却手段として、逃がし弁から排出された熱湯を受ける排水バッファタンクを設け、この排水バッファタンクに入水して、充分に冷却することができる。

さらに、排水手段として、ドレイン水の温度に応じて開閉する排水弁を用いることで、給湯装置の低コスト化が図れる。

また、排水手段として、ドレイン水の温度を検知する温度センサを設け、この温度センサの検知結果に基づいて、電磁弁でドレイン水の排水を制御することにより、ドレイン水の確実な温度管理ができる。

加えて、排水手段として、逃がし弁からドレイン水を排水してから経過した時間を計時するタイマを設け、ドレイン水の温度が自然放熱で低下する所定時間経過後に、電磁弁でドレイン水を排水接続管に排出することもできる。

また、排水されるドレイン水の温度を、排水接続管の耐熱温度より低くすることで、安価なＶＰ管を用いて安全に排水できる。

本発明に係る貯湯式給湯装置の、要部を抽出して示した概略構成図である。本発明に係る貯湯式給湯装置が用いられる、ヒートポンプ式の給湯システムの概略構成図である。本発明に係る貯湯式給湯装置の、第１の変形例を説明するための概略構成図である。本発明に係る貯湯式給湯装置の、第２の変形例を説明するための概略構成図である。

以下に、本発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る貯湯式給湯装置の、要部を抽出して示した概略構成図である。また、図２は、本発明に係る貯湯式給湯装置が用いられる、ヒートポンプ式の給湯システムの概略構成図である。

この図２に示すように、給湯システムは、ヒートポンプユニット（加熱手段）２１と貯湯ユニット２２を備えており、住宅２８内の、例えば、キッチン、洗面所及び風呂等に給湯するようになっている。

上記ヒートポンプユニット２１は、図２に示すように、空気用の熱交換器（空気熱交換器）２３、圧縮機２４、水加熱用の熱交換器（水熱交換器）２５及び膨張弁２６等を備えている。

そして、図２の破線の矢印で示すように、空気熱交換器２３により大気から吸熱し、圧縮機２４で冷媒を圧縮することで熱を生成し、この熱を水熱交換器２５に供給し、低温水を加熱して高温水を生成するものである。その後、冷媒を膨張弁２６により減圧することで冷却し、空気熱交換器２３に戻して、再び大気から吸熱する。

上記水熱交換器２５で生成した高温水は、ポンプ２７により配管３を介して、貯湯タンク１に供給されて貯湯される。

一方、貯湯タンク１内の低温水は、上記ポンプ２７により配管２を介して、水熱交換器２５に供給されて加熱される。そして、この貯湯タンク１内の温水が、配管５を介して、住宅２８内の、例えば、キッチン、洗面所及び風呂等に給湯される。

給湯に際しては、必要に応じて、温水に給水管４から給水された冷水が混合され、各々に必要な所定の温度に下げられる。また、給湯によって貯湯タンク１の貯湯量が低下すると、給水管４から給水が行われて、貯湯タンク１内の貯湯量が確保される。

図１に示すように、上記貯湯タンク１の配管５には、加熱時の貯湯タンク１内の過剰な圧力上昇を抑制するための逃がし弁６を介して、接続管７の一端が接続されている。この接続管７には、耐熱温度が９０℃の耐熱グレードのＨＴ管を使うのが望ましい。

上記接続管７の他端には、排水バッファタンク（冷却手段）８が接続されている。この排水バッファタンク８の容量は、例えば、沸きあげの際に排出される高温のドレイン水の量と同程度か、それ以上になっており、オーバーフローを防止している。

上記排水バッファタンク８の下部には、図１に示すように、放熱機能を有する、例えば、フィン形状の放熱板１６が設置されており、この放熱板１６による放熱により、ドレイン水の温度を低下させるようになっている。放熱板１６の構成は、種々のものが存在しているが、例えば、所定の厚みを有するフィン形状の放熱板１６の内部に、細管を屈曲状に配置し、この細管内に冷却用の水を循環させる構成等であっても良い。

また、本例では、排水バッファタンク８は、入水管９からの入水によっても冷却可能に構成されている。この排水バッファタンク８への入水は、貯湯タンク１への給水管４から分岐した配管を用いても良く、直接入水せずに排水バッファタンク８の周囲を循環させて冷却しても良い。

上記排水バッファタンク８の排水経路には、排水弁（排水手段）１０が設けられており、排水バッファタンク８内のドレイン水が予め定めた所定の温度、例えば、ＶＰ管の耐熱温度より高いときには、ドレイン水を保持するようになっている。また、ＶＰ管の耐熱温度以下になったときには、ドレイン水を、排水接続管１１と排水管（図示せず）を介して、下水等に排出するようになっている。

上記排水弁１０には、例えば、バイメタルとバネを組み合わせて用いた弁が用いられている。この排水弁１０は、ドレイン水が予め定めた設定温度より低いときに、バイメタルの湾曲により、開状態となって排水接続管１１を介して排水する。また、ドレイン水が予め定めた設定温度より高いときには、バネの押圧により閉状態となって、ドレイン水を保持する。

上記設定温度は、例えば、ＶＰ管の耐熱温度以下にすることで、排水接続管１１に、安価なＶＰ管を用いても耐熱性に問題なく排水できると共に、既にＶＰ管が布設されている場合にも、工事のし直しをすることなく、貯湯式給湯装置を設置できる。

従って、上記のような構成によれば、貯湯タンク１内の水または温水を加熱する際に発生した高温のドレイン水を、排水バッファタンク８に導き、ドレイン水を冷却してから排水接続管１１に排出するので、安価なＶＰ管の利用が可能となり、エコキュート等の給湯器設置にかかる費用を削減することが可能になる。

また、既に設置されている排水接続管１１の耐熱温度が低いものであっても、エコキュート等の給湯器を設置可能である。

尚、上記実施の形態では、貯湯タンク１内の水または温水を加熱する加熱手段として、ヒートポンプユニット２１を用いる場合を例に取って説明したが、ガスやガス発電機の廃熱を利用することもできる。

また、排水バッファタンク８の放熱を放熱板１６で行い、且つ入水によって冷却する例を説明したが、いずれか一方でも良く、ＶＰ管の耐熱温度より低くできれば、他の放熱または冷却手段を用いても良い。

更に、バイメタルとバネの組み合わせにより、一定温度以下になったときのみ排水する排水弁１０を用いる場合を例に取って説明したが、図３に示すように、排水バッファタンク８内のドレイン水の温度を検知する温度センサ１２、制御装置１３及び電磁弁（或いは、ソレノイド弁やソレノイドバルブ：ＳＶ）１４を設け、温度センサ１２で検出した温度に応じて、制御装置１３で電磁弁１４の開閉を制御することもできる。

この電磁弁１４は、例えば、電磁石（ソレノイド）の磁力を用いて、プランジャと呼ばれる鉄片を動かすことで、弁を開閉する仕組みを持つものである。

即ち、温度センサ１２による検知温度が、予め定めた所定の値、例えば、排水接続管１１の耐熱温度よりも高いときに、電磁弁１４を閉状態に制御して排水バッファタンク８内のドレイン水を保持し、温度センサ１２による検知温度が予め定めた所定の値よりも低くなったときには、電磁弁１４を開状態に制御して排水バッファタンク８内のドレイン水を排水接続管１１と排水管を介して下水等に排出する。

このような構成によれば、温度センサ１２の検知結果に基づいて、電磁弁１４でドレイン水の排水を制御するので、ドレイン水の確実な温度管理ができる。

図３に示す変形例では、温度センサ１２、制御装置１３及び電磁弁１４を設けたが、上記制御装置１３を新たに設けるのではなく、給湯装置や給湯システム全体を制御する制御装置を利用し、温度センサ１２の検知結果に基づいて、電磁弁１４の開閉を制御するように構成しても良いことは勿論である。

また、ドレイン水は、１日に約１リットル程度の量であるので、図４に示すように、上記温度センサ１２に代えて、信号ＳＴで計時を開始するタイマ１５を設け、排水バッファタンク８内のドレイン水の温度が、自然放熱で低下する所定時間経過後に、制御装置１３の制御により電磁弁１４を開いて排水接続管１１に排水するようにしても良い。

この信号ＳＴは、例えば、逃がし弁６の作動を検知したときや、排水バッファタンク８内にドレイン水が入ったことを検知して発生すれば良い。勿論、給湯装置や、給湯システム全体を制御する制御装置の出力信号を利用することもできる。

このような構成であっても、上述した実施の形態や変形例と、実質的に同様な作用効果が得られるのである。

本発明に係る貯湯式給湯装置は、設置にかかる費用を削減でき、既に設置されている排水接続管の耐熱温度が低いものであっても設置可能であるので、給湯設備の低コスト化が図れ、産業上利用できるものである。

１…貯湯タンク
２…配管
３…配管
４…給水管
５…配管
６…逃がし弁
７…接続管
８…排水バッファタンク（冷却手段）
９…入水管
１０…排水弁（排水手段）
１１…排水接続管
１２…温度センサ
１３…制御装置
１４…電磁弁
１５…タイマ
１６…放熱板
２１…ヒートポンプユニット（加熱手段）
２２…貯湯ユニット
２３…空気熱交換器
２４…圧縮機
２５…水熱交換器
２６…膨張弁
２７…ポンプ
２８…住宅

Claims

貯湯タンクと、
この貯湯タンク内の水または温水を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段で前記貯湯タンク内の水または温水を加熱する際に発生した過剰な圧力を逃がす逃がし弁と、
前記逃がし弁から排出されたドレイン水の温度を低下させる冷却手段と、
前記ドレイン水の温度が予め定めた所定の値以下になったときに、排水接続管に排出する排水手段と、を具備することを特徴とする貯湯式給湯装置。
前記冷却手段は、前記逃がし弁から排出されたドレイン水を受ける排水バッファタンクと、この排水バッファタンクに設置された放熱板とを備え、前記放熱板で前記排水バッファタンク内のドレイン水を放熱することにより冷却を行うことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
前記冷却手段は、前記逃がし弁から排出されたドレイン水を受ける排水バッファタンクを備え、この排水バッファタンクに入水してドレイン水を冷却することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
前記排水手段は、前記ドレイン水の温度が予め設定された温度より高いときには閉状態となって前記排水バッファタンク内のドレイン水を保持し、前記ドレイン水の温度が予め設定された温度より低いときには開状態となって前記排水バッファタンク内のドレイン水を排水接続管に排出する排水弁を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の貯湯式給湯装置。
前記排水手段は、前記ドレイン水の温度を検知する温度センサと、前記排水バッファタンクの排水経路に設けられた電磁弁と、前記温度センサの検知温度に基づいて前記電磁弁を制御し、前記温度センサによる検知温度が予め定めた所定の値よりも高いときに前記電磁弁を閉状態に制御して前記排水バッファタンク内のドレイン水を保持し、前記温度センサによる検知温度が予め定めた所定の値よりも低いときには前記電磁弁を開状態に制御して前記排水バッファタンク内のドレイン水を排水接続管に排出する制御装置と、を具備することを特徴とする請求項２または３に記載の貯湯式給湯装置。
前記排水手段は、前記ドレイン水が排出された時に計時を開始するタイマと、前記排水バッファタンクの排水経路に設けられた電磁弁と、前記タイマの計時結果に基づいて前記電磁弁を制御し、前記タイマで所定の時間計時するまでは前記電磁弁を閉状態に制御して前記排水バッファタンク内のドレイン水を保持し、前記タイマで所定の時間計時した後に前記電磁弁を開状態に制御して前記排水バッファタンク内のドレイン水を排水接続管に排出する制御装置と、を具備することを特徴とする請求項２または３に記載の貯湯式給湯装置。
前記予め定めた所定の値は、前記排水手段に接続される排水接続管の耐熱温度であることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。