JP2021060170A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水道管の水の流れが停止した状態で、貯湯タンクから取り出される水を浄水して供給可能な貯湯式給湯装置を提供する。【解決手段】貯湯タンク１１を有し、貯湯タンク１１から出た湯に外部の水道管に接続された給水管１２からの水を混合して供給する貯湯式給湯装置１０において、水道管の水の流れが停止した状態で、貯湯タンク１１の水を送り出す出水管２９と、出水管２９に設けられ、出水管２９を流れる水を浄水する浄水カートリッジ３０が取り付けられた取付ユニット３１とを備え、取付ユニット３１は、出水管２９に水を流すまでの浄水カートリッジ３０の浄水機能の劣化が抑制された待機状態から、浄水カートリッジ３０が出水管２９を流れる水を浄水できる浄水可能状態に切り替えられる。【選択図】図１

Description

本発明は、貯湯タンク内の湯を外部に供給する貯湯式給湯装置に関する。

貯湯式給湯装置は、貯湯タンクから出た湯に水道管からの水を混合して台所や浴室に設けられた蛇口に供給し、貯湯タンクから出た湯と同量の水が水道管から貯湯タンク内に供給される（特許文献１、２参照）。通常時、利用者が蛇口を開けば貯湯タンク内の湯や水道管からの水が蛇口から出る。浄水用のユニットが蛇口に設けられている場合、利用者はカルキ等を取り除いた水を得ることができる。
ところが、自然災害の影響で水道水供給のインフラが機能しなくなって、水道管の水の流れが停止すると、蛇口から水（湯）を出すことはできない。貯湯式給湯装置によっては、水道管の水の流れが停止した状態で、貯湯タンク下部に連結された排水ホースから貯湯タンク内の水（湯）を出せるものがある。

特開２０１４−１９６８８７号公報 特開２０１７−１２９３２８号公報

しかしながら、貯湯タンクに貯留されている水は、貯湯タンクの水（湯）の沸き上げによってカルキの量が減少しており、水道管を流れる水に比べ水質が劣る。そのため、貯湯タンクから取り出した水を飲料水として扱うには、浄水するのが好ましい。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、水道管の水の流れが停止した状態で、貯湯タンクから取り出される水を浄化して供給可能な貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る貯湯式給湯装置は、貯湯タンクを有し、該貯湯タンクから出た湯に水道管に接続された給水管からの水を混合して外部に供給する貯湯式給湯装置において、前記水道管の水の流れが停止した状態で、前記貯湯タンクの水を外部に送り出す出水管と、前記出水管に設けられ、該出水管を流れる水を浄水する浄水カートリッジが取り付けられた取付ユニットとを備え、前記取付ユニットは、前記出水管に水を流すまでの前記浄水カートリッジの浄水機能の劣化が抑制されている待機状態から、前記浄水カートリッジが前記出水管を流れる水を浄化できる浄水可能状態に切り替えられる。

前記目的に沿う第２の発明に係る貯湯式給湯装置は、貯湯タンクを有し、該貯湯タンクから出た湯に水道管に接続された給水管からの水を混合して外部に供給する貯湯式給湯装置において、前記水道管の水の流れが停止した状態で、前記貯湯タンクの水を外部に送り出す出水管を備え、該出水管には、該出水管を流れる水を浄水する浄水カートリッジが取り付けられる取付ユニットが設けられている。

第１の発明に係る貯湯式給湯装置は、水道管の水の流れが停止した状態で、貯湯タンクの水を外部（台所及び浴室の蛇口等）に送り出す出水管と、出水管に設けられ、出水管を流れる水を浄水する浄水カートリッジが取り付けられた取付ユニットとを備えるので、水道管の水の流れが停止した状態で、貯湯タンクから取り出される水を浄化することが可能である。しかも、当該貯湯式給湯装置は、取付ユニットが、出水管に水を流すまでの浄水機能の劣化が抑制されている待機状態から、浄水カートリッジが出水管を流れる水を浄化できる浄水可能状態に切り替えられることから、浄水カートリッジが長期間未使用な状態であっても、浄水カートリッジの浄水機能の劣化を抑制できる。

また、第２の発明に係る貯湯式給湯装置は、水道管の水の流れが停止した状態で、貯湯タンクの水を外部に送り出す出水管を備え、出水管には、出水管を流れる水を浄水する浄水カートリッジが取り付けられる取付ユニットが設けられているので、取付ユニットに浄水カートリッジを取り付けることによって、水道管の水の流れが停止した状態で、貯湯タンクから取り出される水を浄化することが可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る貯湯式給湯装置の回路図である。 同貯湯式給湯装置の湯の供給及び貯湯タンクの沸き上げの様子を示す説明図である。 同貯湯式給湯装置の水道管の水の流れが停止中の給水の様子を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る貯湯式給湯装置の回路図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る貯湯式給湯装置１０は、貯湯タンク１１を有し、貯湯タンク１１から出た湯に水道管に接続された給水管１２からの水を混合して外部に供給する装置である。以下、詳細に説明する。

縦に長い貯湯タンク１１は、図１に示すように、上部に湯が成層され、湯の層の下側に水が成層されている。貯湯タンク１１には、上部に給湯管１３が接続され、下部に途中位置で分岐した給水管１２の一方の下流端が接続されている。
給湯管１３には、下流側に向かって逆止弁１４、混合弁１５及び三方弁１６が順に設けられて、給湯管１３の下流端は、外部（ここでは、台所の蛇口、洗面所の蛇口、浴室の蛇口及び浴室のシャワー口の出水部等）に給湯管１３から送られる湯を送る図示しない供給管に接続されている。

給水管１２は、上流端が水道管（図示せず）に接続され、貯湯タンク１１の下部に接続されている一方の下流端とは別の（他方の）下流端が混合弁１５に接続されている。給水管１２には上流領域に減圧弁１７及び逆止弁１８が設けられ、一方の下流領域に逆止弁１９が他方の下流領域に逆止弁２０がそれぞれ設けられている。なお、水道管は貯湯式給湯装置１０には含まれない。

台所等の蛇口が開けられ蛇口からの出湯によって貯湯タンク１１の上部から給湯管１３に湯が流れ出ると、水道管の水圧により、図２に示すように、水道管から給水管１２に水が流れ込み、給水管１２内の水の一部が混合弁１５に流入し、給水管１２内の水の残りが貯湯タンク１１の下部から貯湯タンク１１内に流入する。そのため、貯湯タンク１１内は常に湯及び水が充填された状態となっている。
なお、貯湯タンク１１の上部から給湯管１３に流れ出た湯は、混合弁１５を通過の際に給水管１２からの水が混合され、三方弁１６を通過し、供給管を経由して蛇口から出湯する。

そして、貯湯式給湯装置１０には、貯湯タンク１１の水を加熱するヒートポンプ２１と、貯湯タンク１１の下部の水をヒートポンプ２１経由で貯湯タンク１１の上部に戻す湯沸し循環回路２２が設けられている。湯沸し循環回路２２には、ヒートポンプ２１より上流側に水の流れに沿って三方弁２３、ポンプ２４及び三方弁２５が設けられ、ヒートポンプ２１より下流側に三方弁２６が設けられている。

図２に示すように、ポンプ２４は、ポンプ２４に接続された操作盤２７から指令信号が送信されて作動し、貯湯タンク１１の下部から水を取り出して湯沸し循環回路２２に循環させる。湯沸し循環回路２２を循環する貯湯タンク１１の水は、ヒートポンプ２１を通過の際にヒートポンプ２１によって加熱され貯湯タンク１１の上部に流入する。従って、ヒートポンプ２１は貯湯タンク１１から送り出された水を加熱して湯にすることとなる。

三方弁２３は、貯湯タンク１１からの水をヒートポンプ２１に送る状態を、点検等のために貯湯タンク１１からの水を三方弁２３に連結された排水管２８に送って、貯湯タンク１１から水を抜く状態に切り替える。三方弁２６は、ヒートポンプ２１による水の加熱が不十分なときに、ヒートポンプ２１からの水を貯湯タンク１１の下部に送り、ヒートポンプ２１による水の加熱が十分になったタイミングで、ヒートポンプ２１からの湯を貯湯タンク１１の上部に送るようにする。

また、貯湯式給湯装置１０は、図３に示すように、水道管の水の流れが停止した状態（貯湯タンク１１に給水管１２経由で水道管からの水が供給されない状態）で、貯湯タンク１１の水（湯）を外部（台所及び浴室の蛇口等）に送り出すために設けられた出水管２９と、出水管２９に設けられ、浄水カートリッジ３０が取り付けられた取付ユニット３１を備えている。出水管２９には三方弁１６が設けられ、出水管２９は、上流端が貯湯タンク１１の下部に連結され、本実施の形態では、出水管２９の三方弁１６より下流側の流域と給湯管１３の三方弁１６より下流側の領域とは兼用されている。

三方弁２５は、貯湯タンク１１の水の送り先をヒートポンプ２１から出水管２９（三方弁１６側）に切り替えることができ、三方弁１６は、給湯管１３の下流端（出水管２９の下流端）への送り元を、給湯管１３の上流領域を流れる貯湯タンク１１の上部の湯から、湯沸し循環回路２２の上流領域及び出水管２９の上流領域を順に流れる貯湯タンク１１の下部の水に切り替えることが可能である。

本実施の形態では、三方弁２５による貯湯タンク１１の下部の水の送り先の切り替えが、三方弁２５に取り付けられた図示しないレバーの手動による操作（手動操作）によってなされる。三方弁１６は、三方弁１６に取り付けられた図示しないレバーの手動による操作（手動操作）によって、給湯管１３の下流端（出水管２９の下流端）に流す湯水の送り元を切り替える。
通常時、三方弁２５は、図２に示すように、貯湯タンク１１の水をヒートポンプ２１に送る状態にされ、三方弁１６は給湯管１３の上流端からの湯を給湯管１３の下流端に送る状態にされている。

浄水カートリッジ３０は、濾過材を具備し、浄水カートリッジ３０を通過する水（湯）、即ち、出水管２９を流れる水（湯）を浄水する。
浄水カートリッジ３０は、空気に晒された状態で時間が経過すると、浄水をしなくとも浄水機能が劣化する。浄水カートリッジ３０のこの時間経過に伴う浄水機能の劣化は、浄水カートリッジ３０を不活性ガス（窒素、アルゴン等）雰囲気に配することによって抑制可能である。そのため、本実施の形態では、出水管２９の三方弁２５から三方弁１６までの領域に不活性ガス（窒素、アルゴン等）が充填されており、浄水カートリッジ３０が不活性ガス雰囲気下に配されている。

ここで、取付ユニット３１において、浄水カートリッジ３０が空気に晒されるのを防止されて、出水管２９に水を流すまでの浄水カートリッジ３０の浄水機能の劣化が抑制されている状態を、待機状態として、取付ユニット３１は、貯湯タンク１１の下部の水が出水管２９を流れて浄水カートリッジ３０周囲の不活性ガスを出水管２９経由で送り出すことによって、待機状態から、浄水カートリッジ３０が出水管２９を流れる水を浄化できる浄水可能状態に切り替えられる。

また、貯湯式給湯装置１０は、貯湯タンク１１に気体（ここでは、空気）を導入可能な気体注入管３２を備えている。気体注入管３２は、一端に空気注入口３３が設けられ、他端が貯湯タンク１１の下部に連結され、貯湯タンク１１内の水（湯）が空気注入口３３に向かって流れるのを防止する逆止弁３４が取り付けられている。空気注入口３３には汎用の空気入れ（例えば、自転車タイヤ用の空気入れ）を連結することができ、空気入れによって空気注入口３３から気体注入管３２に送り込まれた空気は、図３に示すように、気体注入管３２を通って貯湯タンク１１の下部に流入する。

水道管の水の流れが停止して、貯湯タンク１１の湯及び給水管１２内の水を給湯管１３及び供給管経由で蛇口に供給できない際、図３に示すように、利用者は、空気入れによって気体注入管３２から貯湯タンク１１に空気を注入し、三方弁２５に取り付けられたレバーの手動操作によって、三方弁２５を貯湯タンク１１の下部の水が出水管２９に流れる状態にし、三方弁１６に取り付けられたレバーの手動操作によって、三方弁１６を湯沸し循環回路２２の上流領域及び出水管２９の上流領域を順に流れる貯湯タンク１１下部からの水が給湯管１３の下流領域（出水管２９の下流領域）に流れる状態にすることによって、給湯管の下流端に設けられた蛇口を開くことで貯湯タンク１１の下部の水を蛇口から出すことができる。

貯湯タンク１１の下部の水は、出水管２９を流れ、浄水カートリッジ３０を通過する際に浄化されることから、蛇口から浄化された水が出ることとなる。取付ユニット３１は、水道管に水を流すことができる通常時、待機状態であることから、水道管の水の流れが止まった非常時に、貯湯タンク１１の下部の水を利用者が欲する時がくるまで、浄水カートリッジ３０は浄水機能の劣化が抑えられていることとなる。

本実施の形態では、浄水カートリッジ３０が常時取付ユニット３１に取り付けられているので、浄水カートリッジ３０を非常時に取付ユニット３１に取り付ける場合に比べ、利用者は非常時に貯湯タンク１１下部の水を容易に取り出すことができる。気体注入管３２経由で貯湯タンク１１に空気を注入するのは、貯湯タンク１１内の圧力を高めて、貯湯タンク１１下部から出た水が蛇口まで送られるようにするためである。

本実施の形態では、手動操作によって、即ち、通電を必要とすることなく、貯湯タンク１１の下部の水を蛇口から出すことができるので、停電時に水道管の水の流れが停止しても、貯湯タンク１１の下部の水を浄化して蛇口から得ることが可能である。本実施の形態では、一旦浄水可能状態となった取付ユニット３１を待機状態に戻すことができないことから、一旦浄水可能状態となった取付ユニット３１は、水道管に水が流れる状態となった後、適宜、浄水カートリッジ３０が取り付けられた、待機状態の新たな浄水カートリッジ３０と取り替えられる。

貯湯式給湯装置１０は、図１に示すように、貯湯タンク１１の湯を循環させて図示しない浴槽の湯を追い焚きすることや、浴槽の湯の熱を回収して貯湯タンク１１の水を加熱することが可能な風呂回路３８が接続されている。風呂回路３８には、三方弁３７、熱交換器３９、逆止弁４０及びポンプ４１が設けられている。更に、湯沸し循環回路２２の一部及び排水管２８経由で貯湯タンク１１の水を排出する際に、貯湯タンク１１の上部に空気を流入できるように、風呂回路３８には逃し弁３６が取り付けられている。逃がし弁３６から取り込まれる空気は、三方弁３７を介して風呂回路３８の一部等を通って貯湯タンク１１の上部に流入する。

また、通電可能な状態では、水道管の水の流れが止まっていても、ポンプ２４を作動させることによって、貯湯タンク１１への気体注入管３２経由による空気の注入を行うことなく、貯湯タンク１１下部の水を湯沸し循環回路２２及び出水管２９経由で蛇口（外部）に送ることが可能である。本実施の形態では、蛇口が閉じられている状態で、ポンプ２４の作動により貯湯タンク１１下部から流れ出た水が貯湯タンク１１に戻るように、出水管２９にはバイパス管４３が接続されている。バイパス管４３には逆止弁４４が設けられており、逆止弁４４は、バイパス管４３の逆止弁４４より上流側の水圧が一定以上になると、バイパス管４３の逆止弁４４より上流側の水を通過させて貯湯タンク１１の下部に流入するようにする。

ここまで説明した貯湯式給湯装置１０では、浄水カートリッジ３０が予め取付ユニット３１に取り付けられているが、これに限定されず、非常時になって、浄水カートリッジが取付ユニットに取り付けられるようにしてもよい。
図４を参酌して、浄水カートリッジ５２が取付ユニット５３に取り付けられている貯湯式給湯装置５０について説明する。なお、貯湯式給湯装置５０において、貯湯式給湯装置１０と同様の構成については同じ符号を付して詳しい説明を省略する。

本発明の第２の実施の形態に係る貯湯式給湯装置５０は、図４に示すように、貯湯タンク１１と、水道管の水の流れが停止した状態で、貯湯タンク１１の水を外部に送り出す出水管５１を備え、出水管５１には、出水管５１を流れる水を浄水する浄水カートリッジ５２が取り付けられる取付ユニット５３が設けられている。
出水管５１には三方弁１６が設けられ、出水管５１は、上流端が貯湯タンク１１の下部に連結され、三方弁１６より下流側の流域が給湯管１３の三方弁１６より下流側の領域と兼用されている。

取付ユニット５３は、出水管５１の三方弁１６より下流側の領域に設けられている。取付ユニット５３には、水道管に水を流すことができる通常時、濾過材を具備する浄水カートリッジ５２は装着されていない。そのため、通常時、貯湯タンク１１から送り出された湯に水道管からの水が混合された湯は、給湯管１３を流れて、浄水カートリッジ５２が未装着な取付ユニット５３を通過し、供給管経由で蛇口に向かって流れることとなる。

これに対し、水道管の水の流れが停止した状態で貯湯タンク１１の水を蛇口から出そうとする際には、利用者が、袋に密封状態で収容されていた浄水カートリッジ５２を袋から取り出して取付ユニット５３に取り付け、三方弁１６に取り付けられたレバーを操作して、給湯管１３の上流端からの貯湯タンク１１上部の湯を供給管経由で蛇口に流す状態となっていた三方弁１６を、出水管５１の上流端からの貯湯タンク１１下部の水を供給管経由で蛇口に流す状態に切り替える作業を行う。次に、利用者は、空気入れによって空気注入口３３から気体注入管３２に空気を送り込み、貯湯タンク１１下部の水が出水管５１に流れ出て蛇口から出るようにする。

本実施の形態では、取付ユニット５３は貯湯タンク１１が収容された筺体の外側に配されている。従って、利用者は、取付ユニット５３への浄水カートリッジ５２の取り付けを容易に行うことができる。なお、貯湯式給湯装置５０では、出水管５１が湯沸し循環回路２２から独立して設けられ、バイパス管は設けられていない。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、上記第１の実施の形態において、取付ユニットの待機状態は、不活性ガス雰囲気以外の方法（例えば、真空状態）によって維持されてもよい。

また、上記第１、第２の実施の形態において、非常時に貯湯タンクの水（湯）を供給管経由で蛇口から出すように設計する必要はない。例えば、貯湯タンクの下部に取付ユニット及び開閉弁が取り付けられた非常時用の管を連結し、非常時に開閉弁を開いて当該管の出口から貯湯タンク下部からの水を出るようにすることができる。この場合、気体注入管は不要であり、貯湯タンクには逃し弁からの空気が流入する。
また、上記第１、第２の実施の形態において、取付ユニットは、貯湯タンク１１を収容している筺体の内側又は外側のいずれにも設置可能である。

１０：貯湯式給湯装置、１１：貯湯タンク、１２：給水管、１３：給湯管、１４：逆止弁、１５：混合弁、１６：三方弁、１７：減圧弁、１８、１９、２０：逆止弁、２１：ヒートポンプ、２２：湯沸し循環回路、２３：三方弁、２４：ポンプ、２５、２６：三方弁、２７：操作盤、２８：排水管、２９：出水管、３０：浄水カートリッジ、３１：取付ユニット、３２：気体注入管、３３：空気注入口、３４：逆止弁、３６：逃し弁、３７：三方弁、３８：風呂回路、３９：熱交換器、４０：逆止弁、４１：ポンプ、４３：バイパス管、４４：逆止弁、５０：貯湯式給湯装置、５１：出水管、５２：浄水カートリッジ、５３：取付ユニット

Claims (4)

1. 貯湯タンクを有し、該貯湯タンクから出た湯に水道管に接続された給水管からの水を混合して外部に供給する貯湯式給湯装置において、
   前記水道管の水の流れが停止した状態で、前記貯湯タンクの水を外部に送り出す出水管と、
   前記出水管に設けられ、該出水管を流れる水を浄水する浄水カートリッジが取り付けられた取付ユニットとを備え、
   前記取付ユニットは、前記出水管に水を流すまでの前記浄水カートリッジの浄水機能の劣化が抑制されている待機状態から、前記浄水カートリッジが前記出水管を流れる水を浄化できる浄水可能状態に切り替えられることを特徴とする貯湯式給湯装置。
2. 請求項１記載の貯湯式給湯装置において、前記取付ユニットは、前記浄水カートリッジを不活性ガス雰囲気にして浄水機能の劣化を抑制していることを特徴とする貯湯式給湯装置。
3. 貯湯タンクを有し、該貯湯タンクから出た湯に水道管に接続された給水管からの水を混合して外部に供給する貯湯式給湯装置において、
   前記水道管の水の流れが停止した状態で、前記貯湯タンクの水を外部に送り出す出水管を備え、該出水管には、該出水管を流れる水を浄水する浄水カートリッジが取り付けられる取付ユニットが設けられていることを備えることを特徴とする貯湯式給湯装置。
4. 請求項３記載の貯湯式給湯装置において、前記取付ユニットは、前記貯湯タンクが収容された筺体の外側に配されていることを特徴とする貯湯式給湯装置。

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