JP6979570B2

JP6979570B2 - 貯湯式給湯装置

Info

Publication number: JP6979570B2
Application number: JP2017231341A
Authority: JP
Inventors: 和人中谷; 道乾; 淳一西田; 将広林
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-12-01
Filing date: 2017-12-01
Publication date: 2021-12-15
Anticipated expiration: 2037-12-01
Also published as: JP2019100609A

Description

本発明は、加熱装置で加熱した水を貯湯タンクへ貯湯して利用する貯湯式給湯装置に関するものである。

この種の貯湯式給湯装置は、加熱装置によって貯湯タンクの底部から供給される水を高温に加熱し、断熱材で被覆された貯湯タンクの上部へ貯留するサイクルを繰り返すことにより、貯湯タンクの全体または一部に高温の湯を蓄える。そして、使用者が湯を使用する給湯時には、加熱されていない水と混合することで所定温度にして給湯端末で使用する。

そして、貯湯タンクに被覆する断熱材として真空断熱材が用いられ、この真空断熱材を二重巻きとしているものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−９６５３９号公報

しかしながら、前記従来の構成には、貯湯タンクの側面に配管が接続されている構成において、それを考慮のうえ、貯湯タンクに真空断熱材を配置する構成については、開示されていない。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、側面に配管が接続されている貯湯タンクにおいて、貯湯タンクの側面のできるだけ多くの部位に真空断熱材を配置することで、保温性に優れた貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の貯湯式給湯装置は、貯湯タンクと、前記貯湯タンクの上部に接続された第１の出湯管と、前記貯湯タンクの下部に接続された給水管と、前記貯湯タンクの上下方向において、前記第１の出湯管が接続された位置と前記給水管が接続された位置との間に接続された第２の出湯管と、前記貯湯タンクの上部に接続された熱利用出湯管と、前記熱利用出湯管に接続された熱交換器と、前記熱交換器と前記貯湯タンクとに接続された熱利用戻り管と、を備え、前記熱利用戻り管は、前記貯湯タンクの上下方向において、前記第２の出湯管の前記貯湯タンクの接続位置よりも高い位置で、前記貯湯タンクに接続されているとともに、前記貯湯タンクの周方向において、前記第２の出湯管と前記熱利用戻り管との一端側から他端側まで、あるいは、その近傍まで、第１の真空断熱材が配置されており、さらに、前記第１の真空断熱材の外周には、第２の真空断熱材が配置されている構成としたことを特徴とするものである。

これにより、側面に配管が接続されている貯湯タンクにおいても、貯湯タンクの側面のできるだけ多くの部位に真空断熱材を配置できるので、保温性に優れた貯湯式給湯装置を提供できる。

本発明によれば、側面に配管が接続されている貯湯タンクにおいても、貯湯タンクの側面のできるだけ多くの部位に真空断熱材を配置できるで、保温性に優れた貯湯式給湯装置を提供できる。

本発明の実施の形態１における貯湯式給湯装置の構成図（ａ）本発明の実施の形態１における貯湯タンクユニットの側断面図（ｂ）図２（ａ）のＡ−Ａ断面図（ａ）本発明の実施の形態１における貯湯タンクの上部詳細図（ｂ）本発明の実施の形態１における貯湯タンクの断熱構成の展開図

第１の発明は、貯湯タンクと、前記貯湯タンクの上部に接続された第１の出湯管と、前記貯湯タンクの下部に接続された給水管と、前記貯湯タンクの上下方向において、前記第１の出湯管が接続された位置と前記給水管が接続された位置との間に接続された第２の出湯管と、前記貯湯タンクの上部に接続された熱利用出湯管と、前記熱利用出湯管に接続された熱交換器と、前記熱交換器と前記貯湯タンクとに接続された熱利用戻り管と、を備え、前記熱利用戻り管は、前記貯湯タンクの上下方向において、前記第２の出湯管の前記貯湯タンクの接続位置よりも高い位置で、前記貯湯タンクに接続されているとともに、前記貯湯タンクの周方向において、前記第２の出湯管と前記熱利用戻り管との一端側から他端側まで、あるいは、その近傍まで、第１の真空断熱材が配置されており、さらに、前記第１の真空断熱材の外周には、第２の真空断熱材が配置されている構成としたことを特徴とする貯湯式給湯装置である。

第２の発明は、特に、第１の発明において、前記貯湯タンクの高さ方向において、前記第２の出湯管と前記熱利用戻り管との間には、前記第１の真空断熱材は配置されておらず、真空断熱材と異なる材質の断熱材が配置されている構成としたことを特徴とするものである。

これにより、貯湯タンクの高さ方向における、第２の出湯管と熱利用戻り管の間においても、保温性を向上できる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、前記第２の出湯管より鉛直下方側には、第３の真空断熱材が配置されている構成としたことを特徴とするものである。

これにより、貯湯タンクの高さ方向における、第２の出湯管より鉛直下方側においても、保温性を向上できる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれかの発明において、前記貯湯タンクの上部には、真空断熱材と異なる材質の断熱材が配置されており、前記第２の真空断熱材は前記第１の真空断熱材より上方側まで延設されているとともに、前記第２の真空断熱材は前記真空断熱材と異なる材質の断熱材と重なって配置されている構成としたことを特徴とするものである。

これにより、温度成層式の貯湯タンクにおいて、高温湯が貯湯されている貯湯タンクの上部の保温性を向上できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における貯湯式給湯装置の構成を示す図である。

図１において、貯湯式給湯装置は、貯湯タンク１と、この貯湯タンク１の水を加熱する加熱装置２であるヒートポンプ装置と、貯湯タンク１の上部に接続された第１の出湯管３と、貯湯タンク１の下部に接続された給水管５と、第１の出湯管３と給水管５とが接続された位置の間、すなわち、高さ方向において貯湯タンク１の略中央部にあたる側部に接続された第２の出湯管４と、給水管５から分岐された給水分岐管１０と、第１の出湯管３と第２の出湯管４とが入口側に接続された第１の混合弁６と、この第１の混合弁６の出口側に接続された出湯管合流管８と給水分岐管１０とが入口側に接続された第２の混合弁７と、この第２の混合弁７の出口側に接続された混合水管９とを備えている。

さらに、この混合水管９に接続された給湯口１１と、第２の出湯管４を流れる湯温を検知する中温検知手段１２と、出湯管合流管８を流れる湯温を検知する合流温検知手段１３と、混合水管９を流れる湯温を検知する給湯温度検知手段１４と、貯湯タンク１の上部に接続された熱利用出湯管２１と、熱利用出湯管２１に接続された熱交換器２０と、高さ方向において第１の出湯管３や熱利用出湯管２１が貯湯タンク１に接続されている位置と第２の出湯管４が貯湯タンク１に接続されている位置との間に接続された熱利用戻り管２２と、熱交換器２０に接続された熱利用端末２３と、熱利用戻り管２２に流れる湯量を調整するポンプ２５と、熱利用端末２３に流れる湯温を検知する熱利用温度検知手段２４とを備えている。

さらに、貯湯式給湯装置の運転動作を制御する制御装置２６を備えている。なお、加熱装置２であるヒートポンプ装置や熱利用端末２３以外は、貯湯タンクユニット３３内に配置されている。

以上のように構成された貯湯式給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。

基本的な動作としては、沸き上げ前は貯湯タンク１に低温の水が多く満たされており、運転を開始すると、貯湯タンク１の水が、沸き上げ管１６を介して、ヒートポンプ装置２に送出され加熱されて、高温の湯が貯湯タンク１に戻される。これによって貯湯タンク１には高温の湯が貯えられていく。

貯湯タンク１には高温の湯が貯えられた後、給湯利用の際には、第１の出湯管３と第２の出湯管４を通じて出湯される貯湯タンク１の湯を第１の混合弁６によって混合された出湯管合流管８内の湯と、給水分岐管１０からの給水を第２の混合弁７によって給湯設定温度に混合されて給湯口１１へ供給される。また、給湯に使用された湯量相当の水が給水管５を通じて貯湯タンク１下部から流入する。

また、風呂等の熱利用端末２３の水を熱交換器２０にて加熱する場合は、ポンプ２５の運転により、貯湯タンク１の上部に接続された熱利用出湯管２１から熱交換器２０、熱交換器２０から熱利用戻り管２２へと、加熱後の中温水が貯湯タンク１に戻る。

その後、給湯が発生した場合、第２の出湯管４が熱利用戻り管よりも下の位置に接続されているため、熱利用戻り管２２により生じた中温水が、優先的に利用され、熱利用戻り管２２による温度分布変化の影響を取り除くことができる。

また、熱利用戻り管２２は貯湯タンク１の上部に接続されており、貯湯タンク１の下部の温度は給水温度に保たれているため、沸き上げ時に加熱装置に中温水が循環して効率が低下することは無くなる。

このように、熱利用戻り管２２の貯湯タンク１との接続位置を第２の出湯管４の貯湯タンク１との接続位置よりも高い位置にする構成により、熱利用戻り管２２によって生じる中温水の影響を取り除き、沸き上げ時の効率低下を防ぐことができるので、良好な使い勝手と高い省エネルギー性とを実現できる。

さらに、ヒートポンプ装置２の冷凍サイクルは冷媒として二酸化炭素を用い、臨界圧を越える圧力で運転することが好ましい。二酸化炭素を冷媒として用いることで沸き上げ温度を高温にできる。

図２は、本発明の実施の形態１における貯湯タンクユニットの側断面図である。図３は、本発明の実施の形態１における貯湯タンクの断熱構成の展開図である。

以下、図２、図３に基づいて、貯湯タンク１の断熱構成について説明する。

貯湯タンク１は、貯湯タンク上部１ａ、貯湯タンク側部１ｂ、貯湯タンク下部１ｃから構成されており、それぞれ溶接されて、貯湯タンク１を形成している。そして、貯湯タンク上部１ａは、タンク上部断熱材２９にて覆われ、貯湯タンク下部１ｃは、タンク下部断熱材３１にて覆われている。

また、貯湯タンク側部１ｂで、第２の出湯管４および熱利用戻り管２２が接続している部位には、タンク側部断熱材３０が配置されており、第２の出湯管４および熱利用戻り管２２が、タンク側部断熱材３０を貫通する構成となっている。なお、タンク上部断熱材２９、タンク側部断熱材３０、タンク下部断熱材３１は、加工の容易な発泡スチロールまたは発泡ウレタンから形成されている。

一方、貯湯タンク側部１ｂで、第２の出湯管４および熱利用戻り管２２が接続していない部位には、貯湯タンク１の周方向において、第２の出湯管４と熱利用戻り管２２との一端側から他端側まで、あるいは、その近傍まで、第１の真空断熱材２７が配置されており、さらに、第１の真空断熱材２７の外周には、第２の真空断熱材２８が配置されている。

なお、アルミ箔などの金属製の外袋の内部を真空（１〜２００Ｐａ）とする真空断熱材の熱伝導率は、外袋内部が大気圧でグラスウール、グラスファイバー、ポリウレタン、ポリエチレン等の材料を用いる断熱材の熱伝導率と比較して１／１０〜１／１００であるので、貯湯タンク１からの放熱熱量を同じとしたとき、グラスウール、グラスファイバー、ポリウレタン、ポリエチレン等のシート状の断熱材の必要な厚さは、真空断熱材の厚さの１０〜１００倍となる。

だだし、真空断熱材は、外袋がアルミ箔などの金属製のため、加工等が困難な面もあるので、貯湯タンク側部１ｂで、第２の出湯管４および熱利用戻り管２２が接続していない部位には、貯湯タンク１の周方向において、第２の出湯管４と熱利用戻り管２２との一端側から他端側まで、あるいは、その近傍まで、第１の真空断熱材２７を配置することで、貯湯タンク１の側面のできるだけ多くの部位に、真空断熱材を配置でき、保温性を向上できる。

また、第２の出湯管４と熱利用戻り管２２とが、貯湯タンク１の周方向において略同一位置で、貯湯タンク側部１ｂに接続している場合には、第２の出湯管４や熱利用戻り管２２と、貯湯タンク側部１ｂとのほぼ接続部以外の貯湯タンク１の側面に、真空断熱材を配置でき、保温性を向上できる。

また、貯湯タンク１の高さ方向において、第２の出湯管４と熱利用戻り管２２との間には、第１の真空断熱材２７は配置されていないが、第２の出湯管４および熱利用戻り管２２が、タンク側部断熱材３０を貫通し、貯湯タンク１の高さ方向における、第２の出湯管４と熱利用戻り管２２との間を、タンク側部断熱材３０にて覆うことで、保温性を向上できる。

さらに、第２の出湯管４より鉛直下方側に、貯湯タンク側部１ｂとの接続部材がない場合には、第３の真空断熱材３２を配置でき、保温性を向上できる。

そして、図３（ａ）に示すように、第１の真空断熱材２７の上端部が、貯湯タンク上部１ａと貯湯タンク側部１ｂとの接合部より上方側に位置するタンク上部断熱材２９の下端部と接するように配置し、かつ、第２の真空断熱材２８の上端部を、第１の真空断熱材２７の上端部より上方側まで延設して、タンク上部断熱材２９を外周より覆い、タンク上部断熱材２９と重なるようにて配置している。

これにより、温度成層式の貯湯タンク１において、高温湯が貯湯されている貯湯タンク１の上部の保温性を向上できる。

以上のように、本発明にかかる貯湯式給湯装置は、側面に配管が接続されている貯湯タンクにおいても、貯湯タンクの側面のできるだけ多くの部位に真空断熱材を配置できるため、保温性に優れているので、家庭用の貯湯式給湯装置に適用できるほか、業務用などの貯湯式給湯装置にも適用できる。

１貯湯タンク
１ａ貯湯タンク上部
１ｂ貯湯タンク側部
１ｃ貯湯タンク下部
２加熱装置（ヒートポンプ装置）
３第１の出湯管
４第２の出湯管
５給水管
６第１の混合弁
７第２の混合弁
８出湯管合流管
９混合水管
１０給水分岐管
１１給湯口
１２中温検知手段
１３合流温検知手段
１４給湯温度検知手段
１６沸き上げ管
２０熱交換器
２１熱利用出湯管
２２熱利用戻り管
２３熱利用端末
２４熱利用温度検知手段
２５ポンプ
２６制御装置
２７第１の真空断熱材
２８第２の真空断熱材
２９タンク上部断熱材
３０タンク側部断熱材
３１タンク下部断熱材
３２第３の真空断熱材
３３貯湯タンクユニット

Claims

貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの上部に接続された第１の出湯管と、
前記貯湯タンクの下部に接続された給水管と、
前記貯湯タンクの上下方向において、前記第１の出湯管が接続された位置と前記給水管が接続された位置との間に接続された第２の出湯管と、
前記貯湯タンクの上部に接続された熱利用出湯管と、
前記熱利用出湯管に接続された熱交換器と、
前記熱交換器と前記貯湯タンクとに接続された熱利用戻り管と、を備え、
前記熱利用戻り管は、前記貯湯タンクの上下方向において、前記第２の出湯管の前記貯湯タンクの接続位置よりも高い位置で、前記貯湯タンクに接続されているとともに、
前記貯湯タンクの周方向において、前記第２の出湯管と前記熱利用戻り管との一端側から他端側まで、あるいは、その近傍まで、第１の真空断熱材が配置されており、
さらに、前記第１の真空断熱材の外周には、第２の真空断熱材が配置されており、
前記貯湯タンクの上部には、真空断熱材と異なる材質の断熱材が配置されており、前記第２の真空断熱材は前記真空断熱材と異なる材質の断熱材と重なって配置されており、
前記貯湯タンクは、貯湯タンク上部、貯湯タンク側部、および、貯湯タンク下部から構成されており、
前記貯湯タンク上部は、タンク上部断熱材にて覆われており、
前記第１の真空断熱材の上端部は、前記貯湯タンク上部と前記貯湯タンク側部との接合部より上方側に位置する前記タンク上部断熱材の下端部と接するように配置され、
前記第２の真空断熱材の上端部は、前記第１の真空断熱材の前記上端部より上方側まで延設され、前記タンク上部断熱材を外周より覆い、前記タンク上部断熱材と重なるように配置されていることを特徴とする貯湯式給湯装置。