JPH07117290B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は電気ヒータや、ヒートポンプシステム等によ
って加熱した温水を供給する給湯装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 給湯装置の具体例としては、例えば特開昭55-89653号公
報に記載されたヒートポンプシステムを熱源とする装置
を挙げることができる。第４図にその装置構成を示して
おり、同図において、31は給湯熱源ユニットであって、
この給湯熱源ユニット31内に、圧縮機32、凝縮器として
作用する給湯用熱交換器33、絞り34、蒸発器として作用
する空気熱交換器35を一連の冷媒配管で接続してヒート
ポンプシステムを構成している。一方、図において36は
貯湯タンクであって、この貯湯タンク36における下部位
置には給水配管37が、また上部位置には給湯配管38がそ
れぞれ接続され、さらに上記貯湯タンク36の下部側と上
部側とを上記給湯用熱交換器33にそれぞれ接続した水循
環配管39が設けられている。この水循環配管39にはポン
プ40が介設されており、このポンプ40を作動することに
よって、上記貯湯タンク36内の貯湯水が下部側から上記
給湯用熱交換器33を介して上部側へと循環し、この際に
上記ヒートポンプシステムにおける給湯用熱交換器33で
の凝縮熱によって、循環水の加熱が行われる。上記貯湯
タンク36内の湯は、上記給水配管37を通して作用する水
道水の加圧力により、押し上げ式に給湯されるようにな
されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで上記給湯装置で熱源となるヒートポンプシステ
ムは、通常、冷房、暖房の空調機能を兼用する構成とな
されている。つまり空調運転を優先的に行い、そして空
調負荷が低下したとき、或いは空調運転が停止されたと
きに、給湯装置の熱源となるように切換えられる。そこ
で一般には深夜における空調運転の停止期間に翌日一日
分の給湯使用量を見込んで沸き上げを行い、これを貯湯
タンク36内に貯溜するようになされている。このため貯
湯タンク36の容量は370〜460lの大形のものが必要とな
り、また上記のように、この貯湯タンク36内は加圧状態
に保持されるために外周断面円形の密閉圧力容器として
構成することが必要となっている。そしてこのような貯
湯タンクは、例えばマンションのベランダや路地の軒下
等の屋外の壁面に密着させて配置されているが、上記の
ように大形の断面円形で貯湯タンク36が構成されるため
に、これを囲繞するケーシングも断面が750mm×750mm程
度の正方形の形状で構成され、この結果、屋外壁面に密
着させて配置した場合に壁面からの突出長が大きく、例
えば路地での通行スペースがなくなってしまったり、或
いはマンションのベランダにおける行動範囲が大幅に制
約されるものとなって、居住性を損なうという問題を生
じていた。また、近年深夜における低電力料金を活用し
て、深夜電力用ヒータを用いた電気温水器の開発も行わ
れているが、この場合にも、上記と同様に一日の使用量
に見合う貯湯容量を有する貯湯タンクが必要であり、こ
の貯湯タンクにおいても上記と同様の問題を生じてい
る。

この発明は上記に鑑みなされたものであって、その目的
は、コストアップを抑制しながらも居住性を従来よりも
向上し得る給湯装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明の給湯装置は、一端側に給水口３を、他
端側に給湯口４をそれぞれ有すると共に、上下方向に延
びる円筒状密閉形の複数の貯湯タンク２・・２をケーシ
ング１内に互いに略平行に一列に並べて配置する一方、
湯水を加熱する加熱手段10を設け、上記各貯湯タンク２
・・２と上記加熱手段10とは、ポンプ11の介設された循
環路７を介して湯水循環可能に接続すると共に、加熱手
段10との間で湯水を循環させるべき貯湯タンク２・・２
を選択的に切換える切換手段12、17、24を設け、さらに
上記各貯湯タンク２・・２の各給水口３は給水配管14
に、またその給湯口４は給湯配管19にそれぞれ接続し、
上記給湯配管19へ出湯する貯湯タンク２・・２を選択的
に切換える出湯切換手段12、17を設けている。

（作用） 上記の給湯装置においては、加熱手段によって加熱され
る湯を、略平行に一列に並べて配置された複数の貯湯タ
ンク２・・２に貯溜するようになされている。したがっ
て例えば従来と同等の貯湯容量とする場合に各貯湯タン
ク２・・２の径を従来よりも小さくして構成することが
可能となり、この結果、各貯湯タンク２・・２を囲うケ
ーシング１の形状は、幅方向には従来よりも長くなるも
のの、奥行きを各貯湯タンク２・・２の径に応じて小さ
くすることができる。したがって、屋外壁面からの上記
貯湯タンク２の収納ケーシング１の突出長が小さくなる
ので、例えば路地に設置する場合の通行スペースや、ベ
ランダ等における行動可能空間が広くなり、居住性を従
来よりも向上することができる。また各貯湯タンク２・
・２に対して加熱手段10、給水配管14、給湯配管19を共
用する構造であるので、コストアップを抑制できる。

（実施例） 次にこの発明の給湯装置の具体的な実施例について、図
面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図及び第２図には、加熱手段をヒートポンプシステ
ムで構成したこの発明の第１実施例における給湯装置の
平面図及び要部構成模式図を示しており、図のように略
箱形形状のケーシング１内には、三本の貯湯タンク２・
・２が収納されている。これらの貯湯タンク２は上下方
向に延びる円筒部の上下をそれぞれ密閉して構成した円
筒状密閉形の圧力容器であり、各下端部にそれぞれ給水
口３・・３が、また各上端部にそれぞれ給湯口４・・４
が形成されている。これらの貯湯タンク２・・２は、第
１図のように左右方向に略平行に一列に並べて上記ケー
シング１内に設置されている。なお第１図において８
は、各貯湯タンク２・・２の外周に一体的に巻装されて
いる保温材を示している。

上記のように三本の貯湯タンク２・・２を一列に配置す
る構成とすることによって、ケーシング１の外周形状
は、第１図に示すように、幅方向には各貯湯タンク２の
外周径の３倍をやや超える長さとなるものの、奥行寸法
は、各貯湯タンク２の外周径と同等の寸法近くまで薄く
することができる。つまり従来、一本の貯湯タンクを設
ける構成とする場合に比べて、同一容量、同一高さを維
持して上記のように三本の分割構成することによって、
ケーシング１の奥行きを、従来の1/2強の寸法まで薄く
することができる。上記実施例においては、各貯湯タン
ク２の合計内容量を約300lとする場合に、ケーシング１
の高さ約1800mm、幅1000mm、そして奥行300mmで構成し
ている。このように薄形にすることができる結果、例え
ばマンションのベランダや路地の軒下等においても、そ
の屋外壁面に上記ケーシング１を密着させて設置するこ
とによって、壁面からの突出長が従来よりも小さなもの
となり、このため通行スペースが確保され、或いは行動
範囲を制約するデッドスペースを少なくすることができ
るので、居住性が従来よりも向上した装置構成となって
いる。

また第２図のように、ケーシング内には、さらにヒート
ポンプシステムにおける給湯用熱交換器10と、湯水循環
用のポンプ11とが配設されると共に、各貯湯タンク２・
・２内の湯水が上記給湯用熱交換器10へと循環する循環
経路７が設けられている。すなわち、各貯湯タンク２・
・２の下端側の各給水口３・・３には、それぞれ給水側
開閉弁12・・12の介設された給水接続支管13・・13が接
続されると共に、一端が給水配管14に、他端が加熱用往
管15に接続された給水接続主管16に、上記各給水接続支
管13・・13はそれぞれ接続されている。一方、各貯湯タ
ンク２・・２の上端側の各給湯口４・・４には、それぞ
れ給湯側開閉弁17・・17の介設された給湯接続支管18・
・18が接続されると共に、一端が給湯配管19に、他端が
加熱用復管20に接続された給湯接続主管21に、上記各給
湯接続支管18・・18がそれぞれ接続されている。そして
上記加熱用往管15に上記ポンプ11が介設されると共に、
この加熱用往管15と加熱用復管20との間に、上記給湯用
熱交換器10が接続されている。したがって、一つの貯湯
タンク２に対する給水側、給湯側各開閉弁12、17を同時
に開弁した状態で上記ポンプ11を作動することによっ
て、その貯湯タンク２内の湯水が、下端側の給水口３か
ら給水接続支管13、給水接続主管16を通してポンプ11に
吸引され、そして上記給湯用熱交換器10、加熱用復管2
0、給湯接続主管21、給湯接続支管18を経て、同一の貯
湯タンク２の上部側に返流される循環が行われる。

上記給湯用熱交換器10は、ヒートポンプシステムにおけ
る凝縮器として作用するものであって、図示しない圧縮
機、蒸発器、減圧機構等に冷媒配管によって接続されて
いる。すなわち上記圧縮機を運転して冷媒循環がなされ
る際には、上記給湯用熱交換器10において冷媒の凝縮を
生じ、その凝縮熱がこの給湯用熱交換器10内を循環する
湯水に付与され、この湯水を加熱するようになされてい
る。なお各貯湯タンク２の上部側と下部側との各位置
に、湯温検出手段として構成されたサーミスタ22・・22
がそれぞれ取着されており、これらのサーミスタ22・・
22によって、各貯湯タンク２の上部と下部とにおける湯
温をそれぞれ検出し得るようになされている。

上記構成の給湯装置において、各貯湯タンク２・・２内
が全て水の状態である場合から、それぞれ設定温度に沸
き上げていく加熱運転について説明する。このとき、ま
ず例えば第２図において左端側の貯湯タンク２における
上下の各開閉弁17、12を共に開弁し、この貯湯タンク２
と給湯用熱交換器10との間の湯水の循環径路を形成し
て、ポンプ11とヒートポンプシステムとを運転する。こ
の運転の継続によって、左端側の貯湯タンク２内の湯水
が、前記のように給湯用熱交換器10内を循環し、これに
よって湯温が上昇していく。そしてこの貯湯タンク２に
取着している各サーミスタ22、22での各検出湯温が設定
温度に達したときに、図示してはいないが加熱制御装置
（加熱制御手段）によって、上記左端側の各開閉弁17、
12が閉弁されると共に、中央の貯湯タンク２における各
開閉弁17、12が開弁されて、この貯湯タンク２内の湯水
の加熱に切換えられる。この湯水が設定温度に達すると
さらに右端側の貯湯タンク２内の湯水の加熱運転へと移
行する。こうして各貯湯タンク２・・２内の湯が設定温
度に達したときに、ポンプ11が停止されると共に、給湯
熱交換器10への冷媒循環も停止され、加熱運転を終了す
る。その後、例えば右端側の貯湯タンク２における各開
閉弁17、12を共に開弁状態に保持して、給湯可能状態で
待機する。この状態で、給湯配管19先端側のカラン（図
示せず）が開弁される場合には、給水配管14を通して作
用する水道水の圧力によって、それまで貯溜されていた
湯が押し上げ式に給湯口４から流出していくこととなっ
て給湯が行われる。したがって、湯の使用毎に、その累
積使用量の増加に応じて、貯湯タンク２の下部側に給水
配管14から流入する水の領域が増加し、その上部側の湯
との境界線が上部側のサーミスタ22の位置まで達する
と、その検出湯温が低下することによって、上記右端側
の貯湯タンク２内の湯の使い終わりが判別されて、この
貯湯タンク２における各開閉弁17、12が閉弁されると共
に、中央の貯湯タンク２における各開閉弁17、12が開弁
されて、次にはこの貯湯タンク２が給湯可能状態で待機
するようになされている。この中央の貯湯タンク２から
左端側の貯湯タンク２への切換えも同様に行われること
となる。そして、例えば深夜において確保されている加
熱運転期間において、上記のような湯の使用がなされた
結果、下部側のサーミスタ22で検出される湯温が設定温
度以下の場合には、前記した各貯湯タンク２毎の加熱運
転が順次なされて、それぞれ設定温度の湯として貯溜さ
れ、翌日の使用に供されるようになされている。

上記実施例においては、各開閉弁12、17が加熱手段10と
の間で湯水を循環させるべき貯湯タンク２・・２を選択
的に切換える切換手段、及び出湯する貯湯タンク２・・
２を選択的に切換える出湯切換手段として機能する。

第３図には、第２実施例を示しており、この実施例で
は、各貯湯タンク２・・２に対する給水・給湯作動とは
独立に、給湯用熱交換器10への循環をなし得る配管構成
となされている。つまり、各貯湯タンク２・・２には、
給水口３とは別にそれぞれ取水口23・・23を設け、前記
第２実施例における給水接続主管16と加熱用往管15との
接続を断って、この加熱用往管15に上記各取水口23・・
23を接続している。また、各給湯口４に接続されている
給湯接続支管18・・18には、前記実施例における給湯側
開閉弁17を設けることなく、新たに上記各給湯接続支管
18・・18にそれぞれ循環路開閉弁24・・24の介設された
分岐管25・・25を接続し、これらの分岐管25・・25を加
熱用復管20に接続している。なお、この実施例は、上記
分岐管25、25が循環路７の一部を構成するものとなって
いるし、循環路開閉弁24が切換手段を、またた給水側開
閉弁12が出湯切換手段をそれぞれ構成している。

上記構成の給湯装置においては、例えば、図において中
央の貯湯タンク２における給水開閉弁12を開弁すると共
に、右端側の貯湯タンク２における循環路開閉弁24を開
弁し、その他の開閉弁を閉弁状態としておくときに、中
央の貯湯タンク２が給湯可能の待機状態である場合に
も、これとは独立に、右端側の貯湯タンク２内の湯水を
給湯用熱交換器10を通して循環させることが可能であ
る。したがって、例えば右端側の貯湯タンク２内の湯か
ら使用を開始し、この湯を使い終って中央の貯湯タンク
２へと使用が移ったときには、すぐに上記右端側の湯水
の加熱運転を開始することができる。すなわち給湯加熱
運転期間を、前記のように例えば深夜に限定する必要は
なく、ヒートポンプシステムが室内の冷暖空調機能をも
有するいわゆるマルチシステムとして構成されている場
合にも、空調運転の停止時、或いは空調能力の余剰時に
は、上記給湯加熱を随時行わせることが可能である。こ
の結果、間欠的に使用される一日の湯の累積使用量が予
め見込む量より多い場合にも、随時補充加熱運転が行わ
れるために湯切れの恐れがなくなり、或いは貯湯タンク
２の容量をより小形のものとすることが可能となる。

さらに上記実施例においては、各貯湯タンク２・・２に
おける設定温度を、互いに異なる温度に設定できるよう
になされている。例えば第３図において左端側の貯湯タ
ンク２での設定温度を65℃、中央と右端との各貯湯タン
ク２、２の設定温度をそれぞれ40℃とするような温度設
定が可能である。そして一日の湯の使用を設定温度の低
い右端側から行うように、各給水側開閉弁12を切換えて
いく。つまり一日の湯の使用パターンは、夕方の浴槽へ
の給湯時に大量に使用され、朝方から上記浴槽給湯時ま
では小量ずつ間欠的に使用されるものと考えられる。こ
のような間欠的な小量ずつの使用に対しては、設定温度
の低い２本の貯湯タンク２、２で賄うことができる。つ
まり右端側から湯の使用を開始して、その使用が終わっ
たときには、中央の貯湯タンク２の使用に切換えた後、
上記右端側の貯湯タンク２に対して上記のように加熱運
転を行うことによって、これを再び設定温度の湯として
沸き上げることができる。そして中央の貯湯タンク２の
使用が終わったときには、この貯湯タンク２の加熱を開
始すると共に、次の使用を上記右端側の貯湯タンク２と
するように交互に切換えていくのである。したがって浴
槽給湯時には、少なくとも上記高温設定の貯湯タンク２
内の湯が未使用状態で貯溜されていることとなり、こう
して一日の湯の使用に充分対応することが可能である。

このように上記においては、湯が随時補充される結果、
貯湯タンク２・・２の容量をより小さくすることができ
ると共に、上記ヒートポンプシステムによる加熱も、よ
り高いエネルギ効率（EER）を維持した運転が行われ
る。つまりヒートポンプシステムにおいては、凝縮器と
して作用する前記給湯用熱交換器10を流通する湯温が高
くなる程、EERは低下するものとなるが、上記において
は、例えば65℃の高温設定温度までの加熱は、浴槽への
給湯に主に供される湯量に対してのみであり、その他は
比較的高いEERを維持できる40℃程度までの加熱であ
り、したがって高いエネルギ効率での運転がなされる給
湯装置となっている。

また上記のように高温設定温度の貯湯タンクの数を少な
くすることによって、大気への放熱熱量も低減され、こ
れによってもエネルギ効率が向上されたものとなる。な
お上記実施例の説明では、一つの貯湯タンクのみを高温
設定として他とは異なる設定温度としたが、例えば三本
の貯湯タンク構成では高・中・低のそれぞれ異なる設定
温度とし、低設定温度の貯湯タンク内の湯水の再加熱が
終了したときには、その時に使用中の中設定温度の貯湯
タンク内の湯の使用完了を待たずに、再び上記低設定温
度の貯湯タンク側へと使用の切換えを行なうようにする
こと等も可能である。また一日の湯の使用パターン等に
応じて、例えば高温設定側からの使用を行なうようにす
ることもできる。また加熱手段としては、ヒートポンプ
に限らず、電気ヒータを用いてもよい。

（発明の効果） 上記のように、この発明の給湯装置においては、略平行
に一列に配置された複数の貯湯タンクに湯を貯溜するよ
うになされているので、これらの貯湯タンクを収納する
ケーシングの奥行きを従来よりも小さく構成することが
可能であり、この結果、屋外壁面に上記ケーシングを密
着させて据付ける場合に壁面からの突出長が小さなもの
となり、例えば路地における通行スペースやマンション
のベランダ等における行動可能空間を従来よりも広くす
ることが可能となるので、居住性の向上を図ることがで
きる。また各貯湯タンクに対して加熱手段、給水配管、
給湯配管を共用する構造であるので、コストアップを抑
制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例における給湯装置の平面
断面図、第２図は上記実施例における要部構成を示す模
式図、第３図は第２図の装置における湯水循環径路の構
成を変えた第２実施例における要部構成模式図、第４図
は従来の給湯装置の構成を示す模式図である。 １……ケーシング、２……貯湯タンク、３……給水口、
４……給湯口、７……循環路、12、17、24……開閉弁、
14……給水配管、19……給湯配管、22……サーミスタ
（湯温検出手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 孝之 滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の２ ダイキン工業株式会社滋賀製作所内 (56)参考文献 特開 昭59−21939（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−286653（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−163553（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−118153（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端側に給水口（３）を、他端側に給湯口
   （４）をそれぞれ有すると共に、上下方向に延びる円筒
   状密閉形の複数の貯湯タンク（２・・２）をケーシング
   （１）内に互いに略平行に一列に並べて配置する一方、
   湯水を加熱する加熱手段（10）を設け、上記各貯湯タン
   ク（２・・２）と上記加熱手段（10）とは、ポンプ（1
   1）の介設された循環路（７）を介して湯水循環可能に
   接続すると共に、加熱手段（10）との間で湯水を循環さ
   せるべき貯湯タンク（２・・２）を選択的に切換える切
   換手段（12）（17）（24）を設け、さらに上記各貯湯タ
   ンク（２・・２）の各給水口（３）は給水配管（14）
   に、またその給湯口（４）は給湯配管（19）にそれぞれ
   接続し、上記給湯配管（19）へ出湯する貯湯タンク（２
   ・・２）を選択的に切換える出湯切換手段（12）（17）
   を設けていることを特徴とする給湯装置。
2. 【請求項２】各貯湯タンク（２）に湯温検出手段（22）
   をそれぞれ取着し、これらの湯温検出手段（22）での検
   出温度に基づいて、少なくとも一つの貯湯タンク（２）
   における加熱湯温を、他の貯湯タンク（２）の湯温とは
   異なる温度に加熱する加熱制御手段を設けていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の給湯装置。