JP4202976B2 - 貯湯式給湯器 - Google Patents

Description

本発明は、暖房や風呂の追い焚きを行う間接加熱回路と、貯湯タンクの湯を外部に取り出して加熱し貯湯タンクに戻す外部加熱回路とを備えた貯湯式給湯器に関し、特に、常時湯を取り出せるとともに、長時間の暖房運転等をすることができる貯湯式給湯器に関するものである。

従来、集合住宅や一般の戸建て住宅などにおいて、浴槽内への給湯に温水ボイラーや深夜・夜間電力を利用した電気温水器等の電気給湯機が汎用されており、電気給湯機のタンク内に貯湯されている所定温度の温水を、浴槽の給湯口や蛇口から供給するようにしている。
また、この電気給湯機は、必要に応じて追い焚きを可能とするため、追い焚き用熱交換器を配設したり、浴室内の暖房や乾燥をするために、暖房用熱交換器を配設したりしている。

ところで、暖房運転は、暖房用熱交換器により加熱された温水を室内の暖房機との間で循環させることにより行うが、暖房運転時は貯湯タンク内の湯の熱を消費するため、貯湯タンク内の温度が時間とともに下がっていき、長時間の暖房運転をすることができない。
また、貯湯タンク内の湯の温度を上げるために、ヒートポンプ等を用いた外部加熱回路により、貯湯タンクの湯を外部に取り出して加熱し貯湯タンクに戻す運転が行われるが、加熱して戻された湯は、貯湯タンクの上から順番にたまってくるため、暖房用熱交換器の周囲が加熱されるには時間がかかり、一時的に湯が取り出せない場合があるという問題を有している。

本発明は、上記従来の貯湯式給湯器が有する問題点に鑑み、外部加熱回路の熱を間接加熱回路に伝達することにより間接加熱回路の熱交換器の周囲を短時間で加熱し、常時湯を取り出せるとともに、長時間の暖房運転等を可能にすることができる貯湯式給湯器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本第１発明の貯湯式給湯器は、貯湯タンクの上部に熱交換器を配設し、暖房や風呂の追い焚きを行う間接加熱回路と、貯湯タンクの湯を外部に取り出して加熱し貯湯タンクに戻す外部加熱回路とを備えた貯湯式給湯器において、前記外部加熱回路の加熱部より下流側の配管と、前記間接加熱回路の負荷より下流側の配管との間に、これら配管内を流通する流体の熱交換を行う補助熱交換器を設け、貯湯タンク内の温度が下がった場合に、外部加熱回路の熱で補助熱交換器によって間接加熱回路の循環液を加熱することにより、貯湯タンク内の熱交換器を介して貯湯タンク内の温度を上昇させるように構成してなることを特徴とする。
また、同様に、本第２発明の貯湯式給湯器は、貯湯タンクの上部に熱交換器を配設し、暖房や風呂の追い焚きを行う間接加熱回路と、貯湯タンクの湯を外部に取り出して加熱し貯湯タンクに戻す外部加熱回路とを備えた貯湯式給湯器において、前記外部加熱回路の加熱部より下流側の配管と、前記間接加熱回路の負荷より下流側の配管との間に、これら配管内を流通する流体の熱交換を行う補助熱交換器を設け、間接加熱回路における補助熱交換器より下流側の配管を２つの経路に分岐し、分岐した一方の経路を前記貯湯タンク内の熱交換器を経由し、他方の経路を直接、熱回収混合弁に合流させ、両経路を流れる循環液を混合するようにしたことを特徴とする。
この場合において、前記間接加熱回路として暖房用回路及び追い焚き用回路を設け、前記補助熱交換器は、外部加熱回路の配管と暖房用回路の配管との間に設けられるようにすることができる。
また、前記外部加熱回路における補助熱交換器より下流側の配管を分岐して設け、貯湯タンクの中間位置及び下部位置にそれぞれ接続されてなるようにすることができる。

本発明の貯湯式給湯器によれば、貯湯タンクの上部に熱交換器を配設し、暖房や風呂の追い焚きを行う間接加熱回路と、貯湯タンクの湯を外部に取り出して加熱し貯湯タンクに戻す外部加熱回路とを備えた貯湯式給湯器において、前記外部加熱回路の加熱部より下流側の配管と、前記間接加熱回路の負荷より下流側の配管との間に、これら配管内を流通する流体の熱交換を行う補助熱交換器を設けることから、間接加熱回路の運転により貯湯タンク内の温度が下がり、外部加熱回路が運転を開始すると、外部加熱回路の熱が補助熱交換器により間接加熱回路の循環液に伝わり、この加熱された間接加熱回路の循環液が貯湯タンク内の暖房用熱交換器を通ることにより、暖房用熱交換器を介して貯湯タンク内の温度を均一に上昇させることができる。
その結果、暖房用熱交換器と追い焚き用熱交換器の周囲の湯を短時間で加熱し、常時湯を取り出せるとともに、外部加熱回路の熱が伝達される間接加熱回路により、長時間の暖房運転等を可能にすることができる。

以下、本発明の貯湯式給湯器の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３に、本発明の貯湯式給湯器の一実施例を示す。
この貯湯式給湯器は、貯湯タンク１（例えば、４６０Ｌ）から浴槽や蛇口に給湯するもので、貯湯タンク１の上部に暖房用熱交換器２１を配設し暖房を行う暖房用回路２と、貯湯タンク１の上部に追い焚き用熱交換器３１を配設し風呂の追い焚きを行う追い焚き用回路３と、貯湯タンク１の湯を外部に取り出して加熱し貯湯タンク１に戻す外部加熱回路４とを備えている。
そして、この貯湯式給湯器は、外部加熱回路４の加熱部１５ａより下流側の配管１６ａと、暖房用回路２の暖房機（負荷）１１より下流側の配管２３ａとの間に、これら配管１６ａ、２３ａ内を流通する流体の熱交換を行う補助熱交換器５を設けている。

貯湯タンク１は、所要の貯湯容量を有する円筒状のものからなり、貯湯タンク１内の水を設定温度まで加温するために、貯湯タンク１内の湯（水）を外部に取り出して加熱し、貯湯タンク１に戻す外部加熱回路４を備えている。
また、貯湯タンク１には、その底部位置に給水管６、上部位置に出湯管７を設けて、給水管６から給水することにより貯湯タンク１内の湯を押し上げるようにして、出湯管７から浴槽や蛇口に出湯するようにしている。
なお、浴槽には、貯湯タンク１の出湯管７と水道管Ｓの水道水側配管８とが接続されており、出湯管７の熱交換器配管３２との合流部Ｔ２の上流側には、ソレノイドバルブ、流量センサ及び逆止弁を備えた温水制御手段９が設けられるとともに、水道水側配管８の熱交換器配管３３との合流部Ｔ１の上流側には、同じ構成からなる水道水制御手段１０が設けられている。
これらの制御手段９、１０は、出湯管７からは貯湯タンク１の温水を、水道管Ｓからは水道水をそれぞれ浴槽に供給するに際し、浴槽に供給される温水及び水道水の温度に基づいて温水及び水道水の水量を調節し、浴槽の湯の温度及び湯量を適正に制御する。

追い焚き用回路３の追い焚き用熱交換器３１は、熱交換器配管３２、３３及びポンプ３４を介し、貯湯タンク１内の貯湯と効率的に熱交換されるように貯湯タンク１の径よりも小径の螺旋状に形成されるとともに、この追い焚き用熱交換器３１を、貯湯タンク１内の中央部に配設するようにして、これにより、貯湯タンク１内に貯留された温水の対流と循環が良好に維持し、追い焚き用熱交換器３１による浴槽の追い焚きを効率よく確実に行えるようにしている。
また、貯湯タンク１の胴部には、その取付位置を上下方向に変えて複数の温度センサ１ａを取り付け、この温度センサ１ａによって、貯湯タンク１内の温水温度の低下を迅速で正確に検知し、必要に応じて外部加熱回路４による追加的な加熱を実施できるようにしている。

一方、暖房用回路２は、追い焚き用熱交換器３１とは別に貯湯タンク１内に独立して配設した暖房用熱交換器２１と、浴室内に設置した暖房機（負荷）１１と、暖房用熱交換器２１と暖房機（負荷）１１の間を温水が循環するように配管した暖房側配管２２、２３と、一方の暖房側配管２３に接続された開放型の膨張タンク１２及び循環用ポンプ１３より構成され、通常は、図２に示すように、暖房用熱交換器２１の内部で加熱した温水を暖房機（負荷）１１との間で循環させることにより、暖房運転や乾燥運転を行うようになっている。
なお、本実施例では、暖房用回路２は床暖房パネル１４を備えており、この床暖房パネル１４も上記暖房機（負荷）１１と同様に運転することができる。

外部加熱回路４は、本実施例では、図３に示すように、貯湯タンク１から外部に取り出した湯をヒートポンプ１５により加熱し、貯湯タンク１に戻すようにしている。
ヒートポンプ１５は、水・冷媒熱交換器１５ａ、圧縮機１５ｂ、蒸発器用ファン１５ｃ、蒸発器１５ｄ及び膨張弁１５ｅ等を備え、これらの中を冷媒が循環するようにしている。
一方、貯湯タンク１の底部からは水循環用配管１６が延設されており、該水循環用配管１６は、ヒートポンプ１５の水・冷媒熱交換器１５ａを通って貯湯タンク１の胴部に接続されている。そして、循環用ポンプ１７で貯湯タンク１の水を循環させることによって、貯湯タンク１内の水を水・冷媒熱交換器１５ａにおいて加熱し、高温の湯を貯湯タンク１内に貯湯するようにしている。

補助熱交換器５は、外部加熱回路４の水・冷媒熱交換器１５ａより下流側の配管１６ａと、暖房用回路２の暖房機（負荷）１１より下流側の配管２３ａとの間に配設されており、外部加熱回路４の熱を暖房用回路２の循環液に暖房用熱交換器２１の直前で伝達する。
すなわち、図３に示すように、暖房用回路２の運転により貯湯タンク１内の温度が下がり、外部加熱回路４が運転を開始すると、外部加熱回路４の熱が補助熱交換器５により暖房用回路２の循環液に伝わり、この加熱された暖房用回路２の循環液が貯湯タンク１内の暖房用熱交換器２１を通ることにより、暖房用熱交換器２１を介して貯湯タンク１内の温度を上昇させることができる。
暖房用熱交換器２１は、通常は貯湯タンク１内の熱を利用するためのものであるが、逆に暖房用熱交換器２１に戻る循環液の温度が貯湯タンク１内の湯温より高ければ、外部加熱回路４の熱の一部を貯湯タンク１に回収することができ、これにより、貯湯タンク１内の湯を加熱し蓄熱量を増加させることができる。
なお、配管１６ａは、三方弁を介して、貯湯タンク１の中間位置及び下部位置に接続されており、例えば、タンク１５０Ｌ部温度センサにより測定した貯湯タンク１内の湯の温度が低い場合には、貯湯タンク１の中間位置に、高い場合には、貯湯タンク１の下部位置に、接続するように三方弁を切り替えるようにする。

かくして、本実施例の貯湯式給湯器は、貯湯タンク１の上部に暖房用熱交換器２１を配設し暖房を行う暖房用回路２と、貯湯タンク１の湯を外部に取り出して加熱し貯湯タンク１に戻す外部加熱回路４とを備えた貯湯式給湯器において、前記外部加熱回路４の加熱部１５ａより下流側の配管１６ａと、前記暖房用回路２の暖房機（負荷）１１より下流側の配管２３ａとの間に、これら配管１６ａ、２３ａ内を流通する流体の熱交換を行う補助熱交換器５を設けることから、暖房用回路２の運転により貯湯タンク１内の温度が下がり、外部加熱回路４が運転を開始すると、外部加熱回路４の熱が補助熱交換器５により暖房用回路２の循環液に伝わり、この加熱された暖房用回路２の循環液が貯湯タンク１内の暖房用熱交換器２１を通ることにより、暖房用熱交換器２１を介して暖房用熱交換器２１周囲の温度を均一に上昇させることができる。
その結果、暖房用熱交換器２１の周囲を短時間で加熱し、常時湯を取り出せるとともに、外部加熱回路４の熱が伝達される暖房用回路２により、長時間の暖房運転等を可能にすることができる。

以上、本発明の貯湯式給湯器について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、例えば、他の間接加熱回路である追い焚き用回路を補助熱交換器に接続するなど、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。

本発明の貯湯式給湯器は、間接加熱回路の熱交換器の周囲を短時間で加熱することにより常時湯を取り出せるとともに、外部加熱回路の熱を間接加熱回路に伝達することにより長時間の暖房運転等を可能にするという特性を有していることから、暖房運転等の間接加熱回路を備えた貯湯式給湯器の用途に好適に用いることができる。

本発明の貯湯式給湯器の一実施例を示す説明図である。 同貯湯式給湯器の間接加熱回路の運転状態を示す説明図である。 同貯湯式給湯器の間接加熱回路と外部加熱回路の運転状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 貯湯タンク
２ 暖房用回路（間接加熱回路）
２１ 暖房用熱交換器
２２ 暖房側配管
２３ 暖房側配管
２３ａ 下流側の配管
３ 追い焚き用回路（間接加熱回路）
３１ 追い焚き用熱交換器
３２ 熱交換器配管
３３ 熱交換器配管
３４ ポンプ
４ 外部加熱回路
５ 補助熱交換器
６ 給水管
７ 出湯管
８ 水道水側配管
９ 温水制御手段
１０ 水道水制御手段
１１ 暖房機（負荷）
１２ 膨張タンク
１３ 循環用ポンプ
１４ 床暖房パネル
１５ ヒートポンプ
１５ａ 水・冷媒熱交換器
１６ 水循環用配管
１６ａ 下流側の配管
１７ 循環用ポンプ

Claims (4)

1. 貯湯タンクの上部に熱交換器を配設し、暖房や風呂の追い焚きを行う間接加熱回路と、貯湯タンクの湯を外部に取り出して加熱し貯湯タンクに戻す外部加熱回路とを備えた貯湯式給湯器において、前記外部加熱回路の加熱部より下流側の配管と、前記間接加熱回路の負荷より下流側の配管との間に、これら配管内を流通する流体の熱交換を行う補助熱交換器を設け、貯湯タンク内の温度が下がった場合に、外部加熱回路の熱で補助熱交換器によって間接加熱回路の循環液を加熱することにより、貯湯タンク内の熱交換器を介して貯湯タンク内の温度を上昇させるように構成してなることを特徴とする貯湯式給湯器。
2. 貯湯タンクの上部に熱交換器を配設し、暖房や風呂の追い焚きを行う間接加熱回路と、貯湯タンクの湯を外部に取り出して加熱し貯湯タンクに戻す外部加熱回路とを備えた貯湯式給湯器において、前記外部加熱回路の加熱部より下流側の配管と、前記間接加熱回路の負荷より下流側の配管との間に、これら配管内を流通する流体の熱交換を行う補助熱交換器を設け、間接加熱回路における補助熱交換器より下流側の配管を２つの経路に分岐し、分岐した一方の経路を前記貯湯タンク内の熱交換器を経由し、他方の経路を直接、熱回収混合弁に合流させ、両経路を流れる循環液を混合するようにしたことを特徴とする貯湯式給湯器。
3. 前記間接加熱回路として暖房用回路及び追い焚き用回路を設け、前記補助熱交換器は、外部加熱回路の配管と暖房用回路の配管との間に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の貯湯式給湯器。
4. 前記外部加熱回路における補助熱交換器より下流側の配管を分岐して設け、貯湯タンクの中間位置及び下部位置にそれぞれ接続されてなることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の貯湯式給湯器。

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