JP6911718B2 - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、貯湯式給湯装置に関する。

下記特許文献１の図１には、第一貯湯タンク（１）の最下部と第二貯湯タンク（２）の最上部との間を連通させる連結通路（４）を備える給湯装置が開示されている。なお、括弧内は、特許文献１での符号である。

特開２００２−１３９２５１号公報

特許文献１のように接続された第一貯湯タンク及び第二貯湯タンクと、例えばヒートポンプ装置のような加熱手段とを備えた貯湯式給湯装置を構成することが考えられる。そのような貯湯式給湯装置において、加熱手段で加熱された湯を第一貯湯タンクの上部に流入させる貯湯運転を行うと、第一貯湯タンク内の下部に溜まっていた低温水が連結通路を通って第二貯湯タンクの上部に流入する場合がある。その際に、当該低温水の温度が第二貯湯タンクの上部の貯湯温度よりも高かった場合には、当該低温水が混合することで第二貯湯タンクの上部の貯湯温度が低下する。その結果、第二貯湯タンクの内部に、給湯に利用できない中温水のような無効熱量を多く生成してしまうという問題がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、第一貯湯タンクの下部と第二貯湯タンクの上部との間を連通させる連結通路を備えた貯湯式給湯装置において、第二貯湯タンクの上部の貯湯温度の低下を抑制することに有利な貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。

本発明に係る貯湯式給湯装置は、水を加熱する加熱手段と、加熱手段により加熱された湯を貯留する第一貯湯タンク及び第二貯湯タンクと、第一貯湯タンクの下部の第一接続位置と、第二貯湯タンクの上部の第二接続位置との間を連通させる連結通路と、第一貯湯タンクの上部に接続された外気取入弁と、第二貯湯タンクからの水を外部へ排出する排水弁と、を備え、第一接続位置は、第一貯湯タンクの最下部よりも上にある貯湯式給湯装置において、第二貯湯タンクの最上部を含む領域を覆う断熱材をさらに備え、第二接続位置は、第二貯湯タンクの最上部よりも下にあり、連結通路が断熱材を貫通しておらず、外気取入弁及び排水弁を開いて第一貯湯タンク及び第二貯湯タンクの内部を排水するときに、外気取入弁からの外気が第一貯湯タンクの上部に流入し、サイフォン現象により第一貯湯タンク内の水が連結通路を通って第二貯湯タンクへ移動することにより第二貯湯タンク内の水面が低下することなく第一貯湯タンク内で水面が低下していき、第一貯湯タンク内の水面が第一接続位置の高さまで低下すると、連結通路に空気が流入し始め、空気が連結通路を通って第二貯湯タンクの上部に流入することにより、第二貯湯タンク内の水面が低下していくものである。

本発明によれば、貯湯式給湯装置において、第一貯湯タンクの下部と第二貯湯タンクの上部との間を連通させる連結通路を備えた貯湯式給湯装置において、第二貯湯タンクの上部の貯湯温度の低下を抑制することが可能となる。

実施の形態１による貯湯式給湯装置を示す図である。 実施の形態１の貯湯式給湯装置の貯湯運転のときの湯水の流れを説明するための図である。 実施の形態１の貯湯式給湯装置の給湯動作のときの湯水の流れを説明するための図である。 実施の形態１の貯湯式給湯装置の排水動作の初期における湯水の流れを説明するための図である。 実施の形態１の貯湯式給湯装置の排水動作において第二貯湯タンク３１内が排水されるときの湯水の流れを説明するための図である。 実施の形態１の貯湯式給湯装置の排水動作において排水弁６からの排水が完了した状態を示す図である。 実施の形態１の貯湯式給湯装置の排水動作において第一貯湯タンク３０内の残水を排出するときの湯水の流れを説明するための図である。 実施の形態２による貯湯式給湯装置を示す図である。 実施の形態３による貯湯式給湯装置を示す図である。 実施の形態４による貯湯式給湯装置を示す図である。 実施の形態５による貯湯式給湯装置を示す図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。本開示は、以下の各実施の形態で説明する構成のうち、組み合わせ可能な構成のあらゆる組み合わせを含み得る。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による貯湯式給湯装置を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の貯湯式給湯装置は、ヒートポンプユニット１と、貯湯ユニット２０とを備える。ヒートポンプユニット１は、水を加熱する加熱手段の例である。貯湯ユニット２０は、第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１を内蔵する。第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１は、ヒートポンプユニット１により加熱された湯すなわち高温水と、ヒートポンプユニット１により加熱される前の低温水とを貯留する。第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１の内部では、温度による水の密度の差によって、上側が高温で下側が低温になる温度成層が形成される。第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１は、図示しない断熱材により覆われている。

ヒートポンプユニット１と貯湯ユニット２０との間は、出湯通路３と、入水通路９と、図示しない電気配線とを介して接続されている。貯湯ユニット２０には、制御手段に相当する制御装置１０が内蔵されている。貯湯ユニット２０及びヒートポンプユニット１が備える各種弁類、ポンプ類等の作動は、これらと電気的に接続された制御装置１０により制御される。

リモコン装置２１は、有線通信または無線通信により、制御装置１０に対して双方向に通信可能になっている。制御装置１０とリモコン装置２１とが、ネットワークを介して通信可能でもよい。リモコン装置２１は、ユーザーインターフェースの例である。リモコン装置２１は、ユーザーが操作するスイッチ等の操作部と、情報を表示する表示部とを備える。リモコン装置２１は、操作部及び表示部の両方の機能を有するタッチスクリーンを備えてもよい。ユーザーは、リモコン装置２１を操作することで、各種の運転動作指令及び設定値の変更などの操作を行うことが可能である。リモコン装置２１は、スピーカ、マイク等をさらに備えてもよい。リモコン装置２１の表示部は、ユーザーに情報を報知する報知手段としての機能を有する。本実施の形態におけるリモコン装置２１は、表示部を報知手段として備えるが、変形例として、例えば音声案内装置のような他の報知手段を備えてもよい。

本実施の形態において、リモコン装置２１は、例えば台所、リビング、浴室などの壁に設置されたものでもよい。または、例えばスマートフォンのような携帯端末がリモコン装置２１のようなユーザーインターフェースとしての機能を有するように構成してもよい。複数のリモコン装置２１が制御装置１０に対して通信可能でもよい。

ヒートポンプユニット１は、圧縮機１３、水冷媒熱交換器１５、膨張弁１６、及び空気熱交換器１７を冷媒循環配管１４にて環状に接続した冷媒回路を備え、ヒートポンプサイクルの運転が可能な構成を有する。圧縮機１３で圧縮された高温高圧の冷媒は、水冷媒熱交換器１５に流入する。水冷媒熱交換器１５では、冷媒と、入水通路９から流入した水との間で熱を交換することにより、水が加熱される。水冷媒熱交換器１５を通過した高圧冷媒は、膨張弁１６により減圧されて膨張し、気液二相の低圧冷媒になる。低圧冷媒は、空気熱交換器１７に流入する。空気熱交換器１７では、大気の熱を低圧冷媒が吸収することで、低圧冷媒が蒸発する。蒸発した低圧冷媒ガスは、圧縮機１３に流入する。ヒートポンプユニット１は、空気熱交換器１７へ送風する送風機をさらに備える。

本実施の形態において、第一貯湯タンク３０は、鉛直方向の位置に関して、第二貯湯タンク３１と実質的に同じ位置に配置されている。第一貯湯タンク３０は、第二貯湯タンク３１と実質的に同じ形状及び大きさを有する。変形例として、第一貯湯タンク３０の形状または大きさが第二貯湯タンク３１と異なっていてもよい。

以下では、第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１に関しての位置を説明するために、第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１のそれぞれについて、上部、中間部、及び下部を定義する。例えば、第一貯湯タンク３０内の最上部からの容積が第一貯湯タンク３０の全容量に対して１／３になる範囲を第一貯湯タンク３０の上部とし、第一貯湯タンク３０内の最下部からの容積が第一貯湯タンク３０の全容量に対して１／３になる範囲を第一貯湯タンク３０の下部とし、それらの間の範囲を第一貯湯タンク３０の中間部としてもよい。同様にして、第二貯湯タンク３１内の最上部からの容積が第二貯湯タンク３１の全容量に対して１／３になる範囲を第二貯湯タンク３１の上部とし、第二貯湯タンク３１内の最下部からの容積が第二貯湯タンク３１の全容量に対して１／３になる範囲を第二貯湯タンク３１の下部とし、それらの間の範囲を第二貯湯タンク３１の中間部としてもよい。

連結通路２は、第一貯湯タンク３０の下部にある第一接続位置３０ａと、第二貯湯タンク３１の上部にある第二接続位置３１ａとの間を連通させる通路である。第一接続位置３０ａは、第一貯湯タンク３０の最下部３０ｂよりも上の位置にある。本実施の形態において、第二接続位置３１ａは、第二貯湯タンク３１の最上部にある。

第二貯湯タンク３１の下部に給水通路１８が連通している。水道等の水源から供給される低温水が給水通路１８を通って第二貯湯タンク３１に流入する。貯湯式給湯装置が使用されるときには、給水通路１８から第二貯湯タンク３１へ水が流入することにより、第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１の内部は満水状態に維持される。

第一貯湯タンク３０の上部に給湯通路１９が連通している。給湯通路１９は、外部へ給湯される高温水が通る通路である。外部へ給湯するときには、給水通路１８から第二貯湯タンク３１及び第一貯湯タンク３０の内部に作用する水源の水圧により、第一貯湯タンク３０内の上部の高温水が給湯通路１９へ流出する。給湯通路１９の下流側には、高温水に対して、それよりも温度の低い水を混合することにより給湯温度を調整する混合弁（図示省略）が設置されていてもよい。給湯通路１９を通る高温水は、例えば、浴槽、シャワー、蛇口などへの給湯に利用される。

図示を省略するが、第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１の表面には、複数の貯湯温度センサが、異なる高さの位置に配置されている。それらの貯湯温度センサにより、第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１の内部の鉛直方向の貯湯温度分布を検出することで、第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１の残湯量及び蓄熱量を制御装置１０が計算できる。制御装置１０は、その残湯量または蓄熱量に基づいて、後述する貯湯運転の開始及び停止などを制御する。

入水通路９は、第二貯湯タンク３１の下部に連通する一端と、ヒートポンプユニット１の水冷媒熱交換器１５の入水口に連通する他端とを有する。入水通路９の途中の位置に配置された循環ポンプ８が運転されると、第二貯湯タンク３１の下部から流出した水が入水通路９を通って、水冷媒熱交換器１５に流入する。出湯通路３は、水冷媒熱交換器１５の出湯口に連通する一端と、第一貯湯タンク３０の上部に連通する他端とを有する。

第一貯湯タンク３０の上部に接続された膨張水逃がし通路５には、逃がし弁４が設置されている。逃がし弁４は、膨張水逃がし通路５の圧力が所定圧力を超えると自動的に開く。貯湯運転によって第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１の内部の水が加熱されると、水が体積膨張するため、第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１を含む系内の圧力が上昇する。そうすると、逃がし弁４が開いて、体積膨張の分に相当する量の湯水（以下「膨張水」と呼ぶ）が膨張水逃がし通路５及び逃がし弁４を通って系外へ排出される。これにより、系内の圧力の過上昇が防止される。

本実施の形態における逃がし弁４は、第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１の内部を排水するときに外気を取り入れる外気取入弁としての機能も有している。排水時には、逃がし弁４を手動で開いておくことで、膨張水逃がし通路５から第一貯湯タンク３０へ空気が流入可能となる。

排水通路７の一端は、第二貯湯タンク３１の最下部に連通する。排水通路７の下流側は、排水溝へ接続される。排水通路７の途中に配置された排水弁６は、排水通路７を開閉する。排水弁６は、図示しないハンドルを備え、手動で開閉可能である。水抜き通路１２の一端は、第一貯湯タンク３０の最下部に連通する。水抜き通路１２の他端に設置された水抜き栓１１は、水抜き通路１２を開閉する。水抜き栓１１は手動で開閉可能である。

図２は、実施の形態１の貯湯式給湯装置の貯湯運転のときの湯水の流れを説明するための図である。なお、図２から図７では、湯水の流れる方向を矢印にて示し、第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１の内部の湯水を斜線（ハッチング）にて示す。

図２に示すように、貯湯運転のときには、以下のようになる。ヒートポンプユニット１及び循環ポンプ８が運転される。第二貯湯タンク３１の下部から流出した低温水が入水通路９を通って、水冷媒熱交換器１５に流入する。低温水は、水冷媒熱交換器１５内で加熱され、高温水となって出湯通路３へ流出する。高温水は、出湯通路３を通って、第一貯湯タンク３０の上部へ流入する。第一貯湯タンク３０内の上部から下へ向かって高温水が貯えられていく。第一貯湯タンク３０の第一接続位置３０ａから流出した温水が連結通路２を通って第二接続位置３１ａから第二貯湯タンク３１に流入する。第一貯湯タンク３０の内部では、全体として下へ移動する湯水の流れが形成されるので、第一接続位置３０ａよりも下の領域にも高温水が満たされる。また、高温水が第一貯湯タンク３０から連結通路２を通って第二貯湯タンク３１に流入することで、第二貯湯タンク３１にも高温水が貯えられていく。第二貯湯タンク３１の内部にも、全体として下へ移動する湯水の流れが形成される。

出口温度センサ３５は、ヒートポンプユニット１から流出する高温水の温度である沸き上げ温度を検出する。制御装置１０は、沸き上げ温度が目標値に等しくなるように、ヒートポンプユニット１及び循環ポンプ８の少なくとも一方の運転を制御する。沸き上げ温度の目標値は、例えば、６５℃から９０℃の範囲にある値でもよい。制御装置１０は、第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１内の貯湯温度または蓄熱量が目標値に達すると、貯湯運転を終了する。

図３は、実施の形態１の貯湯式給湯装置の給湯動作のときの湯水の流れを説明するための図である。給湯動作のときには、以下のようになる。第一貯湯タンク３０内の上部の高温水が給湯通路１９へ流出する。水源からの低温水が給水通路１８を通って第二貯湯タンク３１に流入する。第二貯湯タンク３１の第二接続位置３１ａから流出した温水が連結通路２を通って第一接続位置３０ａから第一貯湯タンク３０に流入する。第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１の内部では、全体として上へ移動する湯水の流れが形成される。

本実施の形態であれば、連結通路２が第二貯湯タンク３１の最上部の第二接続位置３１ａに連通していることで、以下の効果が得られる。給湯動作において、第二貯湯タンク３１内の高温水が残り少なくなった場合に、第二貯湯タンク３１内の高温水を残らず連結通路２に流入させることができる。このため、第二貯湯タンク３１内の高温水を無駄なく利用できる。

上述したように、貯湯運転あるいは給湯動作の実行中は、第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１の内部で、全体として下あるいは上へ移動する湯水の流れが形成される。これに対し、貯湯式給湯装置において、貯湯運転及び給湯動作が実行されていない待機状態ときには、第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１の内部で、全体として下あるいは上へ移動する湯水の流れは形成されない。一日のうちで、待機状態となる時間は、貯湯運転あるいは給湯動作が実行される時間よりも長くなることが一般的である。

待機状態のときには、第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１の内部で、全体として下あるいは上へ移動する湯水の流れは形成されないが、僅かな対流が発生する。これは、第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１から外部への放熱により温度低下して密度を増した水が下方向へ移動するためである。貯湯運転によって第一貯湯タンク３０内が高温水で満たされた状態になった後、待機状態が続くと、この対流によって、第一貯湯タンク３０内の最下部から低温水が徐々に溜まっていく。このようにして第一貯湯タンク３０内の下部に溜まる低温水を以下「下部低温水」と称する。下部低温水の温度は、第一貯湯タンク３０内の最下部において、例えば２０℃〜４５℃程度になる。下部低温水の溜まる量は、第一貯湯タンク３０の大きさ、待機時間の長さ、貯湯温度、外気温度などによっても異なるが、例えば５Ｌ〜２０Ｌ程度である。本実施の形態では、第一貯湯タンク３０内の第一接続位置３０ａよりも下の領域に下部低温水を溜めることができる。

第一貯湯タンク３０内に下部低温水が溜まっており、かつ第二貯湯タンク３１内の上部に高温水が残っている状況のときに貯湯運転が開始されると、以下のようになる。下部低温水は、第一接続位置３０ａよりも下の領域にあるので、連結通路２に流入しにくい。このため、下部低温水は、第二貯湯タンク３１内の上部に流入しにくい。よって、下部低温水の流入によって第二貯湯タンク３１内の上部の貯湯温度が低下することを防止できる。比較例として、連結通路２が第一貯湯タンク３０の最下部３０ｂに連通している構成の場合には、下部低温水が連結通路２を通って第二貯湯タンク３１内の上部に流入し、第二貯湯タンク３１内の上部の貯湯温度が低下してしまう。その結果、第二貯湯タンク３１の内部に、給湯に利用できない中温水のような無効熱量を多く生成してしまい、年間給湯効率の低下の原因になる可能性がある。これに対し、本実施の形態であれば、第二貯湯タンク３１の内部に無効熱量が生成されることを回避でき、年間給湯効率の低下を防止できる。

以下の説明では、第一貯湯タンク３０の最下部３０ｂから第一接続位置３０ａまでの第一貯湯タンク３０内の容積をαとする。容積αは、３Ｌ以上、３０Ｌ以下が好ましく、５Ｌ以上、２０Ｌ以下がより好ましい。容積αが上記の下限値よりも小さいと、下部低温水の溜まる量が容積αを超える可能性があるので、第一接続位置３０ａよりも下の領域にすべての下部低温水を溜め切れない可能性がある。一方、容積αは、下部低温水の溜まる量よりも大きい必要はないので、上記の上限値以下の値が好ましい。

第一貯湯タンク３０が大きいほど、下部低温水の溜まる量が多くなる傾向がある。この観点から、第一貯湯タンク３０の全容量に対する容積αの割合βは、１％以上、１５％以下が好ましく、２％以上、１０％以下がより好ましい。割合βが上記の下限値よりも小さいと、下部低温水の溜まる量が容積αを超える可能性があるので、第一接続位置３０ａよりも下の領域にすべての下部低温水を溜め切れない可能性がある。一方、容積αは、下部低温水の溜まる量よりも大きい必要はないので、割合βは上記の上限値以下の値が好ましい。

図３に示す給湯動作のときには、第二貯湯タンク３１からの高温水が連結通路２を通って第一接続位置３０ａから第一貯湯タンク３０に流入する。この高温水は、下部低温水よりも密度が小さい。このため、第一接続位置３０ａから第一貯湯タンク３０内に流入した高温水は、上方へ浮上するので、下部低温水と混ざることを抑制できる。このように、本実施の形態であれば、第一貯湯タンク３０内に溜まった下部低温水を給湯として利用しない構造とすることができる。一般に、給湯動作において、給湯通路１９へ供給される湯の温度が高いほど、給湯熱量は大きくなり、年間給湯効率が向上する。本実施の形態であれば、下部低温水を給湯として利用しない構造とすることで、給湯熱量の大きい湯を効率良く給湯することができ、年間給湯効率の向上に有利となる。

年間給湯効率とは、一般的に、一年を通して、貯湯式給湯装置により、台所・洗面・湯はりを行った場合の給湯熱量をその時の消費電力量で割った効率のことである。年間給湯効率の算出方法は、ヒートポンプユニット１と貯湯ユニット２０を組み合わせた状態で給湯モード性能試験を行い、給湯熱量と消費電力量を測定し算出される給湯モード効率に基づく。給湯モード性能試験とは、標準的な家庭の平均的な一日の湯の使用状況を想定し、ＪＩＳ Ｃ９２２０等に規定された給湯パターンで行う試験である。

例えば貯湯式給湯装置の使用を長期間停止するような場合には、第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１の内部の湯水を系外へ排出するための排水動作が行われる。排水動作のときには、以下のようにする。
（手順１）給水通路１８に接続された給水停止弁（図示省略）を閉じる。これにより、給水通路１８から第二貯湯タンク３１内に水が供給されないようにする。
（手順２）逃がし弁４を開いておき、外気が逃がし弁４及び膨張水逃がし通路５を通って第一貯湯タンク３０の上部に流入可能な状態にする。
（手順３）排水弁６のハンドルを操作し、排水弁６を開く。

図４は、実施の形態１の貯湯式給湯装置の排水動作の初期における湯水の流れを説明するための図である。図４に示すように、排水動作の初期には、以下のようになる。第二貯湯タンク３１の下部から排水通路７及び排水弁６を通って水が排出される。外気が逃がし弁４及び膨張水逃がし通路５を通って第一貯湯タンク３０の上部に流入する。サイフォン現象により、第一貯湯タンク３０内の水が連結通路２を通って第二貯湯タンク３１へ移動する。第一貯湯タンク３０内で水面が徐々に低下していく。サイフォン現象とは、一般に、液体を、高い位置にある出発地点と低い位置にある目的地点を管でつないで流す際、管内が液体で満たされていれば、管の途中に出発地点より高い地点があってもポンプ等でくみ上げることなく流れ続ける現象を示す。

図５は、実施の形態１の貯湯式給湯装置の排水動作において第二貯湯タンク３１内が排水されるときの湯水の流れを説明するための図である。図４の状態から、第一貯湯タンク３０内の水面が第一接続位置３０ａの高さまで低下すると、連結通路２に空気が流入し始める。そうすると、図５に示すように、空気が連結通路２を通って第二貯湯タンク３１の上部に流入し、第二貯湯タンク３１内で水面が徐々に低下していく。やがて、第二貯湯タンク３１内の湯水の全量が排水弁６を通って排出され、図６に示す状態になる。

図６は、実施の形態１の貯湯式給湯装置の排水動作において排水弁６からの排水が完了した状態を示す図である。図６に示すように、排水弁６からの排水が完了した状態では、第一貯湯タンク３０内の第一接続位置３０ａよりも下の領域に水が残る。

図７は、実施の形態１の貯湯式給湯装置の排水動作において第一貯湯タンク３０内の残水を排出するときの湯水の流れを説明するための図である。図６の状態になった後、水抜き栓１１を開くことで、第一貯湯タンク３０内の残水を、水抜き通路１２及び水抜き栓１１を通して系外へ排出する。これにより、排水動作が完了する。

本実施の形態であれば、前述したサイフォン現象を利用して排水できるので、第一貯湯タンク３０に排水弁６を設ける必要がない。このため、低コストの構造にて排水動作を達成できる。また、排水弁６は、湯水が流入するポートの数が少ない程、低コストで製造できる。例えば、排水弁６において、湯水が流入するポートを一つ追加するためには、水抜き栓１１のコストの１０倍以上の費用がかかる。本実施の形態であれば、湯水が流入するポートを一つのみ備えた排水弁６を用いればよいので、排水弁６の低コスト化に有利である。

水抜き栓１１は、排水弁６よりもサイズが小さく、排水弁６よりも低いコストで製造できる。排水弁６の流路断面積は、水抜き栓１１の流路断面積よりも大きい。ここで、排水弁６の流路断面積とは、排水弁６を開いたときの排水弁６内の最小の流路断面積であり、水抜き栓１１の流路断面積とは、水抜き栓１１を開いたときの水抜き栓１１内の最小の流路断面積であるものとする。

水抜き栓１１の流路断面積は比較的小さいので、水抜き栓１１からの単位時間当たりの排水量は比較的小さく、例えば、約１Ｌ／ｍｉｎ〜２Ｌ／ｍｉｎ程度である。水抜き栓１１から排水される水の量は、第一貯湯タンク３０内の第一接続位置３０ａよりも下の領域に残る水だけであり、比較的少ないので、単位時間当たりの水抜き栓１１の排水量が小さくても問題ない。排水弁６は、比較的大きい流路断面積を有するので、単位時間当たりの排水量が水抜き栓１１よりも大きい。排水弁６から排水される水の量は多いので、単位時間当たりの排水弁６の排水量を大きくすることで、排水動作の所要時間の短縮に有利になる。

上記と同様の理由から、排水通路７の流路断面積は、水抜き通路１２の流路断面積よりも大きいことが望ましい。これにより、排水通路７及び水抜き通路１２の流路断面積のそれぞれを、必要かつ十分な適切な大きさにすることができる。

水抜き栓１１からの排水量は比較的少ないので、水抜き栓１１は、排水溝に接続する必要はない。排水動作以外の水抜き栓１１の用途として、災害などの非常時に、第一貯湯タンク３０内の湯水を水抜き栓１１から取り出し、その湯水を利用することができる。

以上、本実施の形態の貯湯式給湯装置について説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、図示の貯湯式給湯装置は、ふろ保温機能が設けられていないが、ふろ保温機能を設けることで、年間給湯保温効率をさらに向上させることができる。また、逃がし弁４から排出される膨張水の排水経路について詳細を記載していないが、貯湯ユニット２０の外部へ単独のホース等を使用して排水してもよいし、ホース等を排水弁６に導いてもよい。

実施の形態２．
次に、図８を参照して、実施の形態２について説明するが、前述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。図８は、実施の形態２による貯湯式給湯装置を示す図である。

図８に示すように、本実施の形態の貯湯式給湯装置は、第二貯湯タンク３１の最上部３１ｂを含む領域を覆う断熱材３６を備える。断熱材３６は、例えば、発泡プラスチック、真空断熱材、グラスウールのうちの少なくとも一つを用いて構成されたものでもよい。断熱材３６は、第二貯湯タンク３１の上端部を構成する半球状の鏡板部を覆っていてもよい。図８では、第一貯湯タンク３０及び第二貯湯タンク３１を覆う断熱材のうち、断熱材３６以外については図示を省略する。

連結通路２は、第一貯湯タンク３０の下部にある第一接続位置３０ａと、第二貯湯タンク３１の上部にある第二接続位置３１ｃとの間を連通させる。第二接続位置３１ｃは、第二貯湯タンク３１の最上部３１ｂよりも下にある。第二接続位置３１ｃは、第二貯湯タンク３１の円筒状の側面部にあってもよい。連結通路２は、断熱材３６の下を通っている。本実施の形態であれば、断熱材３６を貫通するように連結通路２を通す必要がないので、断熱材３６の構造の簡素化が図れる。

実施の形態３．
次に、図９を参照して、実施の形態３について説明するが、前述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。図９は、実施の形態３による貯湯式給湯装置を示す図である。

図９に示すように、本実施の形態の貯湯式給湯装置は、第二貯湯タンク３１の最下部に一端３７ａが接続された最下部通路３７を備える。最下部通路３７の他端３７ｂに排水通路７及び入水通路９が連通する。すなわち、最下部通路３７の他端３７ｂは、排水通路７と入水通路９とに分岐する。排水通路７及び入水通路９は、最下部通路３７を介して第二貯湯タンク３１の最下部に連通する。循環ポンプ８は、最下部通路３７の他端３７ｂと、ヒートポンプユニット１の入水口との間の入水通路９上にある。実施の形態１では、排水通路７と入水通路９とが別々に第二貯湯タンク３１に接続されているので、排水通路７及び入水通路９を接続するために二つの接続口を第二貯湯タンク３１に設ける必要がある。これに対し、本実施の形態であれば、排水通路７及び入水通路９に対する第二貯湯タンク３１の接続口を一つに集約できるので、第二貯湯タンク３１の製造コストを低減できる。

実施の形態４．
次に、図１０を参照して、実施の形態４について説明するが、前述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。図１０は、実施の形態４による貯湯式給湯装置を示す図である。

図１０に示すように、本実施の形態の貯湯式給湯装置は、第二貯湯タンク３１の最下部に一端３８ａが接続された最下部通路３８を備える。最下部通路３８の他端３８ｂに排水通路７及び給水通路１８が連通する。すなわち、最下部通路３８の他端３８ｂは、排水通路７と給水通路１８とに分岐する。排水通路７及び給水通路１８は、最下部通路３８を介して第二貯湯タンク３１の最下部に連通する。実施の形態１では、排水通路７と給水通路１８とが別々に第二貯湯タンク３１に接続されているので、排水通路７及び給水通路１８を接続するために二つの接続口を第二貯湯タンク３１に設ける必要がある。これに対し、本実施の形態であれば、排水通路７及び給水通路１８に対する第二貯湯タンク３１の接続口を一つに集約できるので、第二貯湯タンク３１の製造コストを低減できる。

実施の形態５．
次に、図１１を参照して、実施の形態５について説明するが、前述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。図１１は、実施の形態５による貯湯式給湯装置を示す図である。

図１１に示すように、本実施の形態の貯湯式給湯装置は、第二貯湯タンク３１の最下部に接続された一端３９ａと、循環ポンプ８の吸入口に接続された他端３９ｂとを有する最下部通路３９を備える。入水通路９の一端は、循環ポンプ８の吐出口に接続されている。入水通路９の他端は、ヒートポンプユニット１の水冷媒熱交換器１５の入水口に連通する。排水通路７は、入水通路９の途中の位置に連通する。すなわち、排水通路７は、循環ポンプ８よりも下流側の流路に連通する。

本実施の形態では、排水通路７の排水弁６を開いて排水する際に、循環ポンプ８を駆動させる。そうすると、第二貯湯タンク３１から最下部通路３９へ流出した水が、循環ポンプ８及び排水通路７を通って系外へ排出される。循環ポンプ８を駆動させることで、排水流量を増大させることができるので、排水時間を短縮できる。なお、排水弁６を開いた時、排水弁６の出口側は大気解放状態となり、圧力が低くなるため、循環ポンプ８から吐出された水はヒートポンプユニット１側ではなく排水通路７の方へ優先的に流れる。

実施の形態１では、排水通路７と入水通路９とが別々に第二貯湯タンク３１に接続されているので、排水通路７及び入水通路９を接続するために二つの接続口を第二貯湯タンク３１に設ける必要がある。これに対し、本実施の形態であれば、排水通路７及び入水通路９に対する第二貯湯タンク３１の接続口を一つに集約できるので、第二貯湯タンク３１の製造コストを低減できる。

なお、実施の形態１から実施の形態５において、以下のように構成してもよい。第一貯湯タンク３０の上部に連通する逃がし弁４は、通常時は閉じているとともに、その入口側の圧力が第一圧力を超えると自動的に開いて流体を系外へ逃がすように構成されている。この場合において、排水弁６または水抜き栓１１は、通常時は閉じているとともに、その入口側の圧力が、第一圧力よりも低い第二圧力を超えると自動的に開いて流体を系外へ逃がす第二逃がし弁としての機能を兼ね備えていてもよい。この第二逃がし弁としての排水弁６または水抜き栓１１から排出される水の温度は、逃がし弁４から排出される水の温度よりも低い。貯湯運転のときに膨張水が発生すると、逃がし弁４よりも先に、この第二逃がし弁としての排水弁６または水抜き栓１１が自動的に開いて膨張水が排出されることで、系内の圧力の過上昇が防止される。これにより、第一貯湯タンク３０の上部にある高温水が膨張水として逃がし弁４から排出されてしまうことを防止できるので、熱量を無駄に捨ててしまうことを防止できる。また、水が加熱されると水中の溶存空気がガス化することで、第一貯湯タンク３０内の上部に空気が溜まることがある。第一貯湯タンク３０内の上部に空気が溜まると、逃がし弁４の入口側の圧力が第一圧力を超え、逃がし弁４が自動的に開くことで、当該空気が系外へ排出される。このため、第一貯湯タンク３０内の上部に空気が溜まることを防止することもできる。なお、実施の形態では、逃がし弁４は、排水時に外気を取り入れる外気取入弁としての機能を兼ね備えるものとして説明したが、逃がし弁４と外気取入弁とを別々に設けてもよい。

１ ヒートポンプユニット、 ２ 連結通路、 ３ 出湯通路、 ４ 逃がし弁、 ５ 膨張水逃がし通路、 ６ 排水弁、 ７ 排水通路、 ８ 循環ポンプ、 ９ 入水通路、 １０ 制御装置、 １１ 水抜き栓、 １２ 水抜き通路、 １３ 圧縮機、 １４ 冷媒循環配管、 １５ 水冷媒熱交換器、 １６ 膨張弁、 １７ 空気熱交換器、 １８ 給水通路、 １９ 給湯通路、 ２０ 貯湯ユニット、 ２１ リモコン装置、 ３０ 第一貯湯タンク、 ３０ａ 第一接続位置、 ３０ｂ 最下部、 ３１ 第二貯湯タンク、 ３１ａ 第二接続位置、 ３１ｂ 最上部、 ３１ｃ 第二接続位置、 ３５ 出口温度センサ、 ３６ 断熱材、 ３７ 最下部通路、 ３８ 最下部通路、 ３９ 最下部通路

Claims (11)

1. 水を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段により加熱された湯を貯留する第一貯湯タンク及び第二貯湯タンクと、
   前記第一貯湯タンクの下部の第一接続位置と、前記第二貯湯タンクの上部の第二接続位置との間を連通させる連結通路と、
   前記第一貯湯タンクの上部に接続された外気取入弁と、
   前記第二貯湯タンクからの水を外部へ排出する排水弁と、
   を備え、
   前記第一接続位置は、前記第一貯湯タンクの最下部よりも上にある貯湯式給湯装置において、
   前記第二貯湯タンクの最上部を含む領域を覆う断熱材をさらに備え、
   前記第二接続位置は、前記第二貯湯タンクの前記最上部よりも下にあり、
   前記連結通路が前記断熱材を貫通しておらず、
   前記外気取入弁及び前記排水弁を開いて前記第一貯湯タンク及び前記第二貯湯タンクの内部を排水するときに、前記外気取入弁からの外気が前記第一貯湯タンクの上部に流入し、サイフォン現象により前記第一貯湯タンク内の水が前記連結通路を通って前記第二貯湯タンクへ移動することにより前記第二貯湯タンク内の水面が低下することなく前記第一貯湯タンク内で水面が低下していき、前記第一貯湯タンク内の水面が前記第一接続位置の高さまで低下すると、前記連結通路に空気が流入し始め、空気が前記連結通路を通って前記第二貯湯タンクの上部に流入することにより、前記第二貯湯タンク内の水面が低下していく貯湯式給湯装置。
2. 前記第一貯湯タンクの前記最下部から前記第一接続位置までの前記第一貯湯タンク内の容積は、３Ｌ以上、３０Ｌ以下である請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
3. 前記第一貯湯タンクの全容量に対する、前記第一貯湯タンクの前記最下部から前記第一接続位置までの前記第一貯湯タンク内の容積の割合は、１％以上、１５％以下である請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
4. 前記第二貯湯タンクの下部から流出した水を前記加熱手段の入水口へ流入させる入水通路と、
   前記入水通路の途中の位置に配置された循環ポンプと、
   前記第二貯湯タンクの最下部に連通する排水通路と、
   前記排水通路を開閉する前記排水弁と、
   前記第一貯湯タンクの最下部に連通する水抜き通路と、
   前記水抜き通路を開閉する水抜き栓と、
   を備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
5. 前記第二貯湯タンクの最下部に一端が接続された最下部通路を備え、
   前記最下部通路の他端が前記入水通路と前記排水通路とに分岐する請求項４に記載の貯湯式給湯装置。
6. 前記循環ポンプは、前記最下部通路の前記他端と、前記加熱手段の前記入水口との間の前記入水通路上にある請求項５に記載の貯湯式給湯装置。
7. 水を循環させる循環ポンプと、
   前記第二貯湯タンクの最下部に接続された一端と、前記循環ポンプの吸入口に接続された他端とを有する最下部通路と、
   前記循環ポンプの吐出口に接続された一端と、前記加熱手段の入水口に連通する他端とを有する入水通路と、
   前記入水通路の途中の位置に連通する排水通路と、
   前記排水通路を開閉する前記排水弁と、
   前記第一貯湯タンクの最下部に連通する水抜き通路と、
   前記水抜き通路を開閉する水抜き栓と、
   を備え、
   前記排水弁を開いて排水する際に、前記循環ポンプを駆動させる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
8. 水源からの水を前記第二貯湯タンクに供給する給水通路と、
   前記第二貯湯タンクの最下部に一端が接続された最下部通路と、
   を備え、
   前記最下部通路の他端が前記給水通路と前記排水通路とに分岐する請求項４に記載の貯湯式給湯装置。
9. 前記排水弁の流路断面積は、前記水抜き栓の流路断面積よりも大きい請求項４から請求項８のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
10. 前記排水通路の流路断面積は、前記水抜き通路の流路断面積よりも大きい請求項４から請求項９のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
11. 前記第一貯湯タンクの上部に連通し、その入口側の圧力が第一圧力を超えると自動的に開いて流体を逃がす逃がし弁を備え、
    前記排水弁または前記水抜き栓は、その入口側の圧力が、前記第一圧力よりも低い第二圧力を超えると自動的に開いて流体を逃がす第二逃がし弁としての機能を兼ね備える請求項４から請求項１０のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。

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