JP6143093B2 - 貯湯給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は貯湯給湯装置に関し、特に貯湯タンクと外部熱源機とを接続する湯水循環回路に貯湯タンクをバイパスするバイパス配管が設けられたものに関する。

従来から、高温水を生成して貯湯し、所望の給湯先に供給可能な貯湯給湯装置が実用に供されている。この種の貯湯給湯装置は、湯水を貯留する為の貯湯タンクを備えたタンクユニットと、貯湯タンク内の湯水を加熱する為の外部熱源機と、タンクユニットと外部熱源機とを接続する湯水循環回路等を備えている。

上記の湯水循環回路は、貯湯タンクの下部から外部熱源機に至る往き側配管と、外部熱源機で加熱された湯水を貯湯タンクの上部に戻す戻り側配管とから閉回路に構成され、循環ポンプの駆動を介して、貯湯タンクの下部から低温の湯水が外部熱源機に送られ、外部熱源機で加熱された高温の湯水が貯湯タンクの上部に戻される。また、戻り側配管から分岐され往き側配管に接続されたバイパス配管が設けられ、往き側配管とバイパス配管との接続部に三方弁が設置された構造のものもある。

ところで、貯湯給湯装置においては、一般的に、定期的なメンテナンス、長期間使用しない場合における貯湯タンク内の湯水の腐敗防止や凍結防止等の為に、貯湯タンクや配管系（回路や通路）から水を外部に排水する水抜きを行う必要がある。この種の貯湯給湯装置の水抜きに関する技術は、以下に示すように種々の文献に開示されている。

例えば、特許文献１の貯湯給湯装置では、貯湯タンク内の湯水を排水する排水モードの実行時に、給湯混合弁を水側全開で排水を行った後に、給湯混合弁をお湯側全開で排水を行うことで、貯湯タンク内の湯水及び配管系の残水を排水し、長期間使用しない場合に冬になっても凍結を防止可能な技術が開示されている。

また、特許文献２の給湯装置では、自動排水モードの開始時に、湯水循環回路に設置された循環ポンプを駆動して、貯湯タンク内の湯水を湯水循環回路に循環させることで貯湯タンク内の湯水を攪拌し、その後循環ポンプを停止して自動排水を行うことで、高温の湯水の排水を防止可能な技術も開示されている。

特許第４２９４６２４号公報 特開２０１１−５８６５８号公報

ところで、特許文献１，２の貯湯給湯装置は、外部熱源機を備えた構造であるので、貯湯タンクと外部熱源機とは湯水循環回路の一部を構成する外部配管で接続されている。しかし、故障・交換等で外部熱源機を取り外す必要が生じた場合、貯湯タンク内に湯水が貯留されている状態で外部熱源機を取り外すと、貯湯タンク内の湯水が外部配管の配管接続部から外部に排水されてしまう。

このため、従来では、貯湯給湯装置の水抜きを実行することで、貯湯タンク内の湯水の排水を行い、この排水が完了してから外部熱源機を取り外していた。しかし、貯湯タンク内の湯水の貯留量は、一般的に膨大な量であるので、作業時間が長時間化するという問題がある。

本発明の目的は、貯湯給湯装置において、貯湯タンクの水抜きをせずに外部熱源機の取り外しが可能なもの、水抜き時に貯湯タンク内の湯水が湯水循環回路を流れるのを防止可能なもの、等を提供することである。

請求項１の貯湯給湯装置は、貯湯タンクを備えたタンクユニットと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する為の外部熱源機と、前記タンクユニットと前記外部熱源機とを接続する湯水循環回路と、この湯水循環回路に設けられた循環手段とを備えた貯湯給湯装置であって、前記湯水循環回路は、前記貯湯タンクの下部から前記外部熱源機に至る往き側配管と、前記外部熱源機で加熱された湯水を前記貯湯タンクの上部に戻す戻り側配管と、前記戻り側配管から分岐され前記往き側配管に接続されたバイパス配管とを備え、前記往き側配管と前記バイパス配管との接続部に三方弁が設置された貯湯給湯装置において、前記タンクユニットの排水を行う為の排水弁と、前記タンクユニットに設けられた各種の弁手段を開放状態又は閉止状態にして排水を行う排水モードを設定する排水モード設定手段とを備え、前記排水モードが設定された場合、前記排水モード設定手段は、所定条件成立する迄、前記三方弁を前記貯湯タンクをバイパスするバイパス側に維持することを特徴としている。

請求項２の貯湯給湯装置は、請求項１の発明において、前記所定条件成立は、前記排水モードが設定されてから所定時間経過した場合であり、前記排水モード設定手段は、前記所定時間経過後に前記三方弁を中立位置に設定することを特徴としている。

請求項１の発明によれば、タンクユニットの排水を行う為の排水弁と、タンクユニットに設けられた各種の弁手段を開放状態又は閉止状態にして排水を行う排水モードを設定する排水モード設定手段とを備え、排水モードが設定された場合、排水モード設定手段は、所定条件成立する迄、三方弁を貯湯タンクをバイパスするバイパス側に維持するので、排水モード時に、貯湯タンク内の湯水が湯水循環回路の三方弁から下流側に向かって流れるのを防止することができる。

従って、タンクユニットの水抜きをせずに外部熱源機を取り外しても、三方弁によって貯湯タンク内の湯水が湯水循環回路を通って配管接続部から外部に排水されないので、タンクユニットの水抜きが不要になり、外部熱源機を取り外す為の作業時間の短縮化を実現できる。

請求項２の発明によれば、所定条件成立は、排水モードが設定されてから所定時間経過した場合であり、排水モード設定手段は、所定時間経過後に三方弁を中立位置に設定するので、貯湯タンク内の湯水が十分に抜けた後に、三方弁を中立位置に設定することで、三方弁を介して湯水循環回路の水を完全に抜くことができ、従来の水抜き性能を確保することができる。

本発明の実施例に係る貯湯給湯装置の概略構成図である。 排水モード時における排水制御のフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

先ずは、本発明の貯湯給湯装置１の全体構成について説明する。
図１に示すように、貯湯給湯装置１は、貯湯、給湯、床暖房パネル等の温水暖房端末への温水の供給等の機能を有するものであり、貯湯タンク２を備えたタンクユニット１Ａ、貯湯タンク２内の湯水を加熱する為の外部熱源機１０、タンクユニット１Ａと外部熱源機１０とを接続する湯水循環回路６等を備えている。

タンクユニット１Ａは、貯湯タンク２、補助熱源機３、暖房用熱交換器４、給水経路５、湯水循環回路６、給湯経路７、暖房水を床暖房パネル等に供給する温水暖房回路８、温水暖房回路８の暖房水を加熱する熱利用循環回路９等を備え、これら大部分は外装ケース１１内に一体的に収納されている。尚、外部熱源機１０としては、ヒートポンプ式熱源機や燃料電池発電ユニットの排熱回収熱交換器等が活用される。

次に、貯湯タンク２について説明する。
図１に示すように、貯湯タンク２は、外部熱源機１０で加熱された高温水（例えば、８０〜９０℃）を貯留可能な密閉タンクで構成され、貯留された湯水の放熱を防ぐ為にタンク周囲は断熱材で覆われている。

貯湯タンク２の外周部には、下側から上側に向かって等間隔に湯水温度検知センサ２ａ〜２ｄが順に設けられ、これら複数の湯水温度検知センサ２ａ〜２ｄにより貯湯タンク２内の複数の貯留層の湯水の温度が検出される。

補助熱源機３は、バーナーや熱交換器等を内蔵した公知のガス給湯器で構成されている。補助熱源機３は、貯湯タンク２内の湯水温度が低下した場合等の特別な場合に限り、制御ユニット３５から指令が送信されて燃焼作動され、湯水を加熱するものである。

暖房用熱交換器４は、温水暖房回路８を流れる暖房水を加熱するものであり、熱利用循環回路９の一部となる熱交換通路部４ａと、温水暖房回路８の一部となる熱交換通路部４ｂとを有している。この暖房用熱交換器４において、熱利用循環回路９を流れる高温水と温水暖房回路８を流れる暖房水との間で熱交換され、暖房水が加熱される。

次に、給水経路５について説明する。
図１に示すように、給水経路５は、上水源から低温の上水を貯湯タンク２に供給するものであり、上流給水通路部５ａ、中間給水通路部５ｂ、下流給水通路部５ｃを有している。上流給水通路部５ａの上流端が上水源に接続され、下流給水通路部５ｃの下流端が貯湯タンク２の下部に接続されている。上流給水通路部５ａと中間給水通路部５ｂとの間から給湯経路７に接続するバイパス通路部１２が分岐されている。

上流給水通路部５ａには、手動式又は自動式の開閉弁からなる給水弁５ｅが設置され、通常は給水弁５ｅは開弁されていて、低温の湯水を貯湯タンク２内に供給するようになっている。中間給水通路部５ｂには、逆止弁５ｄが設置され、バイパス通路部１２には、逆止弁１２ａが設置されている。

中間給水通路部５ｂと下流給水通路部５ｃとの間から熱利用循環回路９に接続するバイパス通路部１４が分岐され、この分岐部には、蓄熱切換弁１５が設置されている。このバイパス通路部１４により、低温の上水を熱利用循環回路９に供給することができ、また逆に、熱利用循環回路９から湯水を貯湯タンク２に戻すことができる。

下流給水通路部５ｃから外部に連なる排水通路３１が分岐されている。この排水通路３１に貯湯タンク２の排水を行う為の手動式又は自動式の開閉弁からなる排水弁３２が設置され、通常は排水弁３２は閉弁されている。

次に、湯水循環回路６について説明する。
図１に示すように、湯水循環回路６は、貯湯タンク２と外部熱源機１０との間に湯水を循環させて加熱する閉回路であり、貯湯タンク２の下部から外部熱源機１０に至る往き側通路６Ａ（往き側配管に相当する）と、外部熱源機１０で加熱された湯水を貯湯タンク２の上部に戻す戻り側通路６Ｂ（戻り側側配管に相当する）と、戻り側通路６Ｂから分岐され往き側通路６Ａに接続されたバイパス通路１６（バイパス配管に相当する）とを備えている。

往き側通路６Ａは、上流低温側循環通路部６ａ、ユニット外低温側循環通路部６ｂ、下流低温側循環通路部６ｃを有している。戻り側通路６Ｂは、上流高温側循環通路部６ｄ、ユニット外高温側循環通路部６ｅ、下流高温側循環通路部６ｆを有している。上流低温側循環通路部６ａの上流端が貯湯タンク２の下部に接続され、下流高温側循環通路部６ｆの下流端が貯湯タンク２の上部に接続されている。

上流低温側循環通路部６ａと下流高温側循環通路部６ｆは、外装ケース１１内に設置されている。上流低温側循環通路部６ａから下流高温側循環通路部６ｆに接続するバイパス通路１６が分岐され、この分岐部（往き側通路１Ａとバイパス通路１６との接続部）には、貯湯タンク２を含めた循環回路（図１の実線矢印参照）と貯湯タンク２をバイパスする循環回路（図１の破線矢印参照）とを択一的に選択可能な三方弁１７が設置されている。上流低温側循環通路部６ａの三方弁１７の下流側に循環ポンプ１８（循環手段に相当する）が設置されている。

下流低温側循環通路部６ｃと上流高温側循環通路部６ｄは、外部熱源機１０の外装ケース１０ａ内に設置されている。下流低温側循環通路部６ｃと上流高温側循環通路部６ｄとの間に外部熱源機１０の熱交換器１０ｂが設けられている。

外装ケース１１に１対の継手１９ａ，１９ｂが設置され、外部熱源機１０の外装ケース１０ａにも１対の継手１９ｃ，１９ｄが設置されている。ユニット外低温側循環通路部６ｂの両端部は継手１９ａ，１９ｃに連結され、ユニット外高温側循環通路部６ｅの両端部は継手１９ｂ，１９ｄに連結されている。各継手１９ａ〜１９ｄには、水抜き栓が夫々設けられている。

次に、給湯経路７について説明する。
図１に示すように、給湯経路７は、貯湯タンク２内に貯湯された湯水を風呂等の所望の給湯先に供給するものであり、給湯栓に接続される給湯通路２１、貯湯タンク２の上部から給湯通路２１に接続されるタンク出湯通路２２、このタンク出湯通路２２から分岐され燃焼式の補助熱源機３に接続される補助加熱通路２３、補助熱源機３から給湯通路２１に接続される補助熱源機出湯通路２４等を有している。

給湯通路２１は、高温水が流れる上流給湯通路部２１ａ、混合湯水が流れる下流給湯通路部２１ｂを有し、上流給湯通路部２１ａの上流端がタンク出湯通路２２の下流端に接続され、下流給湯通路部２１ｂの下流端が給湯栓に接続されている。上流給湯通路部２１ａと下流給湯通路部２１ｂとの間には、混合弁２５が設置されている。この混合弁２５に給水経路５から分岐したバイパス通路部１２が接続されている。混合弁２５は、出湯温度が指令温度になるように水と高温水の混合比を制御するものである。下流給湯通路部２１ｂには、流量センサ２１ｃが設置されている。

タンク出湯通路２２は、上流出湯通路部２２ａ、下流出湯通路部２２ｂを有し、上流出湯通路部２２ａの上流端が貯湯タンク２の上部に接続され、下流出湯通路部２２ｂの下流端が上流給湯通路部２１ａの上流端に接続されている。上流出湯通路部２２ａと下流出湯通路部２２ｂとの間から補助加熱通路２３が分岐されている。タンク出湯通路２２の補助加熱通路２３が分岐する分岐部よりも上流側であって上流出湯通路部２２ａには、タンク出湯通路２２から補助加熱通路２３に流れる湯水温度を検知する為の通路湯水温度検知センサ２５が設置されている。

補助加熱通路２３は、上流加熱通路部２３ａ、下流加熱通路部２３ｂを有し、上流加熱通路部２３ａの上流端がタンク出湯通路２２に接続され、下流加熱通路部２３ｂの下流端が補助熱源機３の導入口に接続されている。上流加熱通路部２３ａと下流加熱通路部２３ｂとの間にタンク出湯通路２２と補助加熱通路２３とを切り換え可能な三方弁２６が設置されている。三方弁２６には、熱利用循環回路９の湯水戻り側通路部９ｂの下流端も接続されている。この三方弁２６は、上流加熱通路部２３ａと下流加熱通路部２３ｂとの間の接続・遮断及び下流加熱通路部２３ｂと湯水戻り側通路部９ｂとの間の接続・遮断を切換可能なものである。下流加熱通路部２３ｂには、圧送ポンプ２７が設置されている。

補助熱源機出湯通路２４は、上流補助出湯通路部２４ａ、下流補助出湯通路部２４ｂを有し、上流補助出湯通路部２４ａの上流端が補助熱源機３の導出口に接続され、下流補助出湯通路部２４ｂの下流端が上流給湯通路部２１ａの上流端に接続されている。上流補助出湯通路部２４ａと下流補助出湯通路部２４ｂとの間から熱利用循環回路９の湯水往き側通路部９ａが分岐されている。下流補助出湯通路部２４ｂにタンク水比例弁２８が設置されている。

次に、温水暖房回路８について説明する。
図１に示すように、温水暖房回路８は、床暖房パネルや浴室乾燥機等に供給される暖房水を循環させる回路であり、暖房戻り側通路部８ａ、暖房往き側通路部８ｂを有している。暖房戻り側通路部８ａと暖房往き側通路部８ｂとの間に暖房用熱交換器４の熱交換通路部４ｂが設置されている。

次に、熱利用循環回路９について説明する。
図１に示すように、熱利用循環回路９は、湯水を循環させて温水暖房回路８との間で熱交換を行う閉回路であり、湯水往き側通路部９ａ、湯水戻り側通路部９ｂ、補助加熱通路２３の下流加熱通路部２３ｂ、補助熱源機出湯通路２４の上流補助出湯通路部２４ａを有している。湯水往き側通路部９ａと湯水戻り側通路部９ｂとの間に、暖房用熱交換器４の熱交換通路部４ａが接続されている。

次に、制御ユニット３５について説明する。
図１に示すように、貯湯給湯装置１は、制御ユニット３５によって制御される。各種のセンサの検知信号が制御ユニット３５に送信され、この制御ユニット３５により、貯湯給湯装置１の動作、各種のポンプの作動・停止、各種の弁の開閉状態の切り換え及び開度調整等を制御し、各種運転（給湯モード、湯水加熱モード、暖房モード、排水モード等）を実行する。

制御ユニット３５は、ユーザーが操作可能な操作リモコン３６との間でデータ通信可能であり、操作リモコン３６のスイッチ操作により各種のモードが設定されると、その指令が操作リモコン３６から制御ユニット３５に送信される。例えば、操作リモコン３６のスイッチ操作により目標給湯温度が設定されると、その目標給湯温度データが操作リモコン３６から制御ユニット３５に送信される。

次に、本発明に係る排水モード設定手段について説明する。
貯湯給湯装置１は、タンクユニット１Ａに設けられた各種の弁手段（蓄熱切換弁１５，三方弁１７，混合弁２５，三方弁２６等）を開放状態又は閉止状態にして排水を行う排水モードを設定する排水モード設定手段を備えている。この排水モード設定手段は、各種の弁手段を排水可能状態に制御する制御ユニット３５、ユーザーの操作により排水モードに設定可能な操作リモコン３６等を備えている。

次に、排水モードに設定された際に、制御ユニット３５により自動的に実行される、貯湯給湯装置１の水抜きを行う排水制御について、図２のフローチャートに基づいて説明する。尚、図中の符号Ｓｉ（ｉ=１，２，・・）は各ステップを示す。この排水モード時おける排水制御プログラムは、制御ユニット３５に予め格納されている。

図２のフローチャートにおいて、この制御が開始されると、最初にＳ１にて、操作リモコン３６の操作に基づき、操作リモコン３６から制御ユニット３５に排水モード設定信号が入力されたか否か判定し、Ｎｏの場合、排水モード設定信号が入力されるまでＳ１を繰り返し、排水モード設定信号が入力されると、Ｓ１の判定がＹｅｓとなり、Ｓ２に移行する。

次に、Ｓ２において、制御ユニット３５は、貯湯給湯装置１の各種機器（補助熱源機３、外部熱源機１０、循環ポンプ１８，２７等）を停止することで運転停止状態に切換え、Ｓ３に移行する。

次に、Ｓ３において、制御ユニット３５は、貯湯給湯装置１を排水モードに設定して排水モードを開始する。即ち、制御ユニット３５は、三方弁１７を貯湯タンク２をバイパスするバイパス側に設定し、三方弁１７を除く各種の弁部材を排水モードに対応した排水可能状態に設定し、タイマーによる計時が開始され、給水弁５ｅが閉止され、排水弁３２が開放されることで、タンクユニット１Ａの貯湯タンク２と湯水循環回路６を除く配管系（回路や通路）の水抜きが開始される。

尚、給水弁５ｅと排水弁３２は、制御ユニット３５によって自動的に開閉制御しても良いし、ユーザーによって手動的に開閉しても良い。タイマーは、排水弁３２が開放される前に計時を開始しても良いし、排水弁３２が開放されてから計時を開始しても良い。

次に、Ｓ４において、Ｓ３で排水モードが設定されてから所定時間経過したか否かを判定する。所定時間経過している場合、つまり、貯湯タンク２内の湯水の排水が完了する時間（例えば１０分程度）経過している場合、Ｓ４の判定がＹｅｓとなり、Ｓ５に移行し、三方弁１７を中立位置（オールポートオープン）に設定して、湯水循環回路６に残留していた水を排水し、排水モードを終了する。Ｓ４の判定がＮｏのうちはＳ４を繰り返す。

ところで、Ｓ３の段階において、三方弁１７がバイパス側に設定されるので、貯湯タンク２内の湯水は、上流低温側循環通路部６ａの三方弁１７から下流側やバイパス通路１６には流れない。このため、タンクユニット１Ａと外部熱源機２とを接続するユニット外低温側循環通路部６ｂとユニット外高温側循環通路部６ｅを取り外しても、湯水循環回路６の三方弁１７の下流側に残留している少量の湯水が排水されるだけで、貯湯タンク２内の湯水は湯水循環回路６を通って外部に排水されないので、タンクユニット１Ａの水抜きが完了する前に外部熱源機１０を取り外すことができる。

このように、貯湯給湯装置１を排水モードに設定するだけで、外部熱源機１０をタンクユニット１Ａから容易に取り外すことができる。また、排水モードに設定した段階で貯湯給湯装置１の電源をオフにすると、各種の弁部材は、排水モードで設定された状態で維持されるので、排水弁３２が手動式の場合は開放せずに閉止状態を維持することで、貯湯タンク２内の湯水を保持したまま外部熱源機１０の交換だけを行うことも可能である。

本発明の貯湯給湯装置１の作用及び効果について説明する。
貯湯給湯装置１においては、排水モードが設定された場合、排水モード設定手段（制御ユニット３５，操作リモコン３６等）は、所定条件成立する迄、三方弁１７を貯湯タンク２をバイパスするバイパス側に維持する。所定条件成立は、排水モードが設定されてから所定時間経過した場合であり、排水モード設定手段は、所定時間経過後に三方弁１７を中立位置に設定する。

以上説明したように、タンクユニット１Ａの排水を行う為の排水弁３２と、タンクユニット１Ａに設けられた各種の弁手段を開放状態又は閉止状態にして排水を行う排水モードを設定する排水モード設定手段とを備え、排水モードが設定された場合、排水モード設定手段は、所定条件成立する迄、三方弁１７を貯湯タンク２をバイパスするバイパス側に維持するので、排水モード時に、貯湯タンク２内の湯水が湯水循環回路６の三方弁１７から下流側に向かって流れるのを防止することができる。

従って、タンクユニット１Ａの水抜きをせずに外部熱源機１０を取り外しても、三方弁１７によって貯湯タンク２内の湯水が湯水循環回路６を通って配管接続部（継手１９ａ〜１９ｄ）から外部に排水されないので、タンクユニット１Ａの水抜きが不要となり、外部熱源機１０を取り外す為の作業時間の短縮化を実現できる。

また、所定条件成立は、排水モードが設定されてから所定時間経過した場合であり、排水モード設定手段は、所定時間経過後に三方弁１７を中立位置に設定するので、貯湯タンク２内の湯水が十分に抜けた後に、三方弁１７を中立位置に設定することで、三方弁１７を介して湯水循環回路６の水を完全に抜くことができ、従来の水抜き性能を確保することができる。

次に、前記実施例を部分的に変更した形態について説明する。
［１］前記実施例において、所定時間経過後に三方弁１７を中立位置に切り換えているが、この制御方式に限定する必要はなく、貯湯タンク２の下部に湯水温度センサや圧力センサを設置し、これらセンサの検知信号に基づいて蓄熱切換弁を中立位置に切り換えるようにしても良い。

［２］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。

１ 貯湯給湯装置
１Ａ タンクユニット
２ 貯湯タンク
６ 湯水循環回路
６Ａ 往き側通路
６Ｂ 戻り側通路
１０ 外部熱源機
１６ バイパス通路
１７ 三方弁
３２ 排水弁
３５ 制御ユニット
３６ 操作リモコン

Claims (2)

1. 貯湯タンクを備えたタンクユニットと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する為の外部熱源機と、前記タンクユニットと前記外部熱源機とを接続する湯水循環回路と、この湯水循環回路に設けられた循環手段とを備えた貯湯給湯装置であって、前記湯水循環回路は、前記貯湯タンクの下部から前記外部熱源機に至る往き側配管と、前記外部熱源機で加熱された湯水を前記貯湯タンクの上部に戻す戻り側配管と、前記戻り側配管から分岐され前記往き側配管に接続されたバイパス配管とを備え、前記往き側配管と前記バイパス配管との接続部に三方弁が設置された貯湯給湯装置において、
   前記タンクユニットの排水を行う為の排水弁と、前記タンクユニットに設けられた各種の弁手段を開放状態又は閉止状態にして排水を行う排水モードを設定する排水モード設定手段とを備え、
   前記排水モードが設定された場合、前記排水モード設定手段は、所定条件成立する迄、前記三方弁を前記貯湯タンクをバイパスするバイパス側に維持することを特徴とする貯湯給湯装置。
2. 前記所定条件成立は、前記排水モードが設定されてから所定時間経過した場合であり、
   前記排水モード設定手段は、前記所定時間経過後に前記三方弁を中立位置に設定することを特徴とする請求項１に記載の貯湯給湯装置。