JPH0745962B2

JPH0745962B2 - 給湯装置

Info

Publication number: JPH0745962B2
Application number: JP32107887A
Authority: JP
Inventors: 幸雄宮本; 哲夫田口; 信雄鈴木; 孝之杉本
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1987-12-18
Filing date: 1987-12-18
Publication date: 1995-05-17
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: JPH01163553A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は冷凍サイクルの凝縮熱を利用した給湯装置に
関するものである。

（従来の技術）上記のような給湯装置の具体例は、例えば特開昭55−89
653号公報に記載されている。第７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
冷凍サイクルを構成している。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
記冷凍サイクル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。

（発明が解決しようとする問題点）ところで上記従来の給湯装置においては、設定温度に達
した湯を給湯配管38から供給し得るようになるまでに長
時間を要するという問題がある。例えば10℃程度の水が
貯湯タンク36内全体に充填されて運転が開始された場合
に、まず下部側の水から給湯用熱交換器33へと送られ
て、上記給湯用熱交換器33内を通過時にある程度温度上
昇した後、貯湯タンク36の上部側に戻される訳である
が、この加熱水が例えば60℃程度の設定温度に達するに
は、その下側の水が全て上記給湯用熱交換機33を通して
上部側へと移送された後に、再び下部側から上記給湯用
熱交換器33へと送られるような繰返しが必要である。こ
のような循環が継続されて貯湯タンク36内全体が設定温
度近くに達するまでは、給湯配管38の接続されている上
部側の湯温も設定温度に達せず、したがって設定温度の
湯が供給できるようになるまでに長時間を必要とするの
である。

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、設定温度に達した湯の供給をより迅速になし得る給
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、圧縮機に蒸発器と給湯用
熱交換器11とを接続して成る冷凍サイクルの上記給湯用
熱交換器11における凝縮熱を利用した給湯装置であっ
て、下部側に給水口２を、また上部側に給湯口３をそれ
ぞれ有する貯湯タンク１を設ける一方、この貯湯タンク
１よりも容量の小さな補助タンク６を上記給湯用熱交換
器11に接続してこの補助タンク６内の湯水が設定温度に
達するまで上記補助タンク６から上記給湯用熱交換器11
へと湯水を循環させて加熱すべく構成し、さらに上記補
助タンク６における給水口８側と給湯口12とを上記貯湯
タンク１の給水口２側と給湯口３側とにそれぞれ接続す
ると共に、上記貯湯タンク１内の下部側の貯湯水を上記
補助タンク６に供給すると略同時に設定温度に達するま
で加熱された補助タンク６内の湯を上記貯湯タンク１の
上部側に移送する置換を間欠的に制御する置換手段14を
備えている。

（作用）上記の給湯装置においては、貯湯タンク１よりも容量の
小さな補助タンク６を設け、この補助タンク６内の湯を
給湯用熱交換器11へと循環させて加熱するようになされ
ている。したがって、まずこの補助タンク６内の湯を設
定温度まで加熱した後、置換手段14によってこの加熱湯
を貯湯タンク１の上部側へ移送するように構成すること
によって、その後、新たに上記補助タンク６で設定温度
に加熱された湯が順次貯湯タンク１の上部側に移送され
てくる場合にも、貯湯タンク１内での上下方向の湯温の
逆転を生じることがないので、殆ど対流が生じず、した
がって給湯口３側に設定温度状態の湯を貯溜することが
できる。この結果、貯湯タンク１内全体が設定温度に達
するまで待つことなく、上記給湯口３から設定温度の湯
を供給することが可能となり、従来よりも設定温度の湯
の迅速な供給を行うことができる。

（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図には一実施例における給湯装置の要部模式図を示
している。同図において、１は貯湯タンクであって、こ
の貯湯タンク１にはその下端部に給水口２が、また上端
部に給湯口３がそれぞれ形成されており、上記給水口２
は給水配管４に、また上記給湯口３は給湯配管５にそれ
ぞれ接続されている。上記貯湯タンク１内の貯湯水は、
上記給湯配管５先端側のカラン（図示せず）が開弁され
るときには、上記給水配管４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。

一方、第１図において、６は、上記貯湯タンク１よりも
容量の小さな補助タンクであって、この補助タンク６に
はその下端側位置に取水口７と給水口８とが設けられて
おり、これらの取水口７と給水口８とは加熱用往管９と
加熱用復管10とによって給湯用熱交換器11に接続され、
上記補助タンク６と給湯用熱交換器11との間で水循環径
路が構成されている。上記給湯用熱交換器11は、冷凍サ
イクル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11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11
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。

そして上記補助タンク６の上部側に形成されている給湯
口12は給湯接続管13によって上記給湯配管５に接続され
ている。また上記加熱用往管９には、上記補助タンク６
側から置換手段となる三方弁14と循環ポンプ15とが順次
介設されており、上記三方弁14はさらに給水接続管16に
よって上記給水配管４に接続されている。上記三方弁14
は、ポンプ15への接続状態を、補助タンク６の取水口７
側と貯湯タンク１の給水口２側との間で切換えるもので
ある。なお上記貯湯タンク１には、図示してはいない
が、上下方向に合計４箇のサーミスタが設けられてお
り、これらのサーミスタによって、貯湯タンク１内の湯
温を各水位毎に検出し得るようになされており、また補
助タンク６にも、内部湯温を検出するためのサーミスタ
が取付けられている。

次に上記構成の給湯装置の作動状態について説明する。

初めに貯湯タンク１内全体が例えば10℃程度の給水水温
状態にある場合からの加熱運転について説明する。この
とき三方弁14を補助タンク６の取水口７側に位置させて
ポンプ15の運転と冷凍サイクルの運転とが開始される。
この状態においては、補助タンク６内の水が取水口７か
らポンプ15の作用によって吸引され、給湯用熱交換器11
に送られて加熱され、さらに加熱用復管10から給水口８
を通して補助タンク６内へと返流される循環が継続され
る。この運転の継続によって補助タンク６内の湯温が設
定温度に達した場合、すなわち第２図に示している沸き
上げ工程図において、同図(a)に達した場合には、三方
弁14によって、ポンプ15は貯湯タンク１の給水口２側へ
の接続状態に切換えられる。この結果、貯湯タンク１内
の下部側の水が上記ポンプ15により吸引され、加熱用往
管９、給湯用熱交換器11、加熱用復管10を経て補助タン
ク６の給水口８を通してこの補助タンク６内に流入す
る。この水の流入によって、それまでの補助タンク６内
の加熱湯は上方へと押し上げられ、第２図(b)に示すよ
うに、補助タンク６の給湯口12から給湯接続管13を経て
貯湯タンク１の上部側へ流入する。この状態を所定時間
継続することによって、第２図(c)に示すように、補助
タンク６で設定温度まで加熱された湯が貯湯タンク１の
上部位置に、また同時に、それまで貯湯タンク１の下部
側に存在していた水が補助タンク６内へとそれぞれ移送
される置換が行われる。そしてこの置換の終了を見込ん
だ時間経過後に、再び三方弁14によってポンプ15への接
続を補助タンク６の取水口７側に切換えることによっ
て、補助タンク６と給湯用熱交換器11との間の水の循環
が行われ、補助タンク６内の水の加熱が行われる。この
加熱の間、貯湯タンク１内においては、上部側に設定温
度の湯が、また下部側にそれよりも温度の低い水が位置
しているので対流を生ずることはなく、設定温度に略維
持された湯が給湯口３側に保持されている。したがっ
て、この段階で給湯配管５から設定温度の湯を供給する
ことが可能である。

第２図(d)には、補助タンク６内の湯が再び設定温度に
達した状態を示しており、この状態で上記と同様に三方
弁14を切換えることによって、この加熱湯が第２図(e)
に示すように、貯湯タンク１の上部側に移送される置換
が行われる。この移送湯も設定温度まで加熱されている
ものであるので、貯湯タンク１の上部側に流入する場合
にもそれまでの貯湯タンク１内の湯に対して対流を生ず
るような温度関係は生じず、したがって先の加熱湯を押
し下げて、その上部側に貯溜されることとなる。このよ
うに貯湯タンク１内において対流等による撹拌が生じな
い結果、貯湯タンク１の上部側に設定温度の加熱湯が、
また下部側に給水水温状態の水がほぼ分離して存在する
状態に維持することができる。同様に、設定温度の湯が
使用されて、その使用量と同等の水が給水配管４から補
充される場合にも、この補充水による貯湯タンク１の撹
拌は殆ど生ずることがなく、この補充水の水温状態のま
まで上記補助タンク６に移送させることが可能であり、
したがって補助タンク６から給湯用熱交換器11へと循環
させて加熱を行う加熱サイクルは、第３図(a)に示すよ
うに、例えば10℃の低温状態から65℃の設定温度までの
加熱の繰返しとなる。この結果、第３図(b)に示すよう
に、冷凍サイクルを従来（図中破線）よりも高い成績係
数に維持した運転（図中実線）とすることができる。つ
まり冷凍サイクルにおいては、凝縮器として作用する給
湯用熱交換器を流通する湯温が高くなる程、エネルギ効
率EERは低下するものとなるが、従来装置において、幾
分かの給湯のあとに貯湯タンクの下部側に流入した水を
加熱するような運転が行われる場合には、前記したよう
に、貯湯タンク内の湯水全体が循環する構成となされて
いるので、それまでの設定温度状態の湯と流入水との撹
拌を生じて、設定温度近くの温度状態に均一化され、こ
の高温湯に対する加熱が行われることとなるため、従来
はEERの低い運転となってしまう。これに比べて、上記
においては給水水温状態に維持された水が補助タンク６
に流入し、これに対する加熱がなされるので、より高い
成績係数を与え得る加熱運転が可能となっている。

第４図にはこの発明の第２実施例における給湯装置の要
部模式図を示している。この第２実施例においては、上
記第１実施例の構成に、さらに電気ヒータ20を貯湯タン
ク１に取付けている。特に上記電気ヒータ20を深夜電力
用電気ヒータとすることによって、冷凍サイクルによる
加熱と、上記電気ヒータ20による加熱を湯温に応じて使
い分けることにより、加熱運転経費を低減することが可
能である。例えば湯温が40℃程度までの加熱において
は、冷凍サイクルにおいて高いEERで加熱運転ができる
ので、深夜電力を利用した電気ヒータ20によるよりも安
い経費で加熱できる。一方、40℃を越えると冷凍サイク
ルのEERが低下することによって、電気ヒータ20による
加熱経費の方が安くなる。そこで夜間に、翌日に供する
湯を貯湯タンク１内に貯溜すべく加熱運転を開始する際
に、まず第１段階の設定温度として、例えば40℃を設定
し、この温度に達するまでは、前記と同様に冷凍サイク
ルによる加熱を行い、貯湯タンク１内に上記設定温度の
湯を貯溜する。この段階では、前記と同様に、上記設定
温度での湯を迅速に供給し得ると共に、高いEERで加熱
が行われる。次いで冷凍サイクルの運転を停止すると共
に、上記電気ヒータ20によって40℃以上の第２設定温度
（例えば65℃）までの加熱を行うように構成するのであ
る。この結果、冷凍サイクルが高いEERの維持された運
転範囲となることによって、経費を低減することができ
る。また電気ヒータによる加熱によって、冷凍サイクル
では得られない、例えば80℃程度までの加熱も可能であ
り、この結果、一日の使用量を見込んで設置する貯湯タ
ンク１をより低容量の小形のものとすることも可能とな
る。

第５図にはこの発明の第３実施例を示している。この実
施例においては、貯湯タンク1a・・1aを複数並列に設け
ると共に、各貯湯タンク1aの給水口にはそれぞれ開閉弁
21・・21を設けて、これらの開閉弁21の開閉状態を切換
えていくことにより、給水・給湯の作動をなすタンクを
択一的に選択するように構成している。先の実施例のよ
うに１本のタンクで構成した場合と同一の内容量とする
場合には、上記のように複数タンクの分割構成とするこ
とによって、各貯湯タンクの径を小さくすることがで
き、この結果、貯湯タンクユニットをより薄形に構成す
ることが可能となり、例えばマンションのベランダ等に
設置する場合に壁面に密着させて据付けることによっ
て、行動範囲の制約が低減され、居住性を大きく損なう
ことのないようにすることができる。また上記のように
分割構成とする場合には、各貯湯タンク1a内における各
貯湯水間の熱伝導も殆ど生じなくなり、先の実施例のよ
うに一つの貯湯タンク内での上部側と下部側とにそれぞ
れ設定温度状態の湯と水とを分離状態として維持する場
合に比べて、各貯湯タンク間でより確実な分離状態が得
られることとなり、この結果、貯溜水をより精度良く設
定温度状態で保持することが可能となり、また冷凍サイ
クルにおけるEERを向上することが可能である。さらに
各貯湯タンク毎に設定湯温を変えて貯溜することも可能
となり、この結果、使用者の利用快適性を向上すること
もできる。

第６図には、上記第３実施例において、さらに補助タン
ク６に電気ヒータ25を取着し、この電気ヒータ25を補助
熱源として構成したさらに別の実施例を示している。こ
の構成において、例えば補助タンク６内の湯温が例えば
40℃程度となるまでは冷凍サイクルによって加熱し、そ
れ以上に昇温させるときには電気ヒータ25による加熱に
切換えるようにすることによって、加熱のためのエネル
ギ効率をより向上させることが可能となる。特に、前記
した深夜電力用電気ヒータで構成することによって、上
記効果はより一層顕著なものとなる。

（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、貯湯タン
クよりも小さな容量の補助タンクを設け、この補助タン
ク内の湯水を設定温度まで加熱した後、この加熱湯を貯
湯タンクの上部側に移送するようになされているので、
貯湯タンク内で対流を殆ど生じず、上部側には上記加熱
湯が、また下部側には給水水温状態の水が互いに分離し
て存在することとなり、この結果、上部側の給湯口を通
して、従来よりも迅速に設定温度に達した湯を供給する
ことが可能となる。

【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要部
構成を示す模式図、第２図(a)(b)(c)(d)(e)は上記装置
における貯湯タンク内の湯水の沸き上げ工程を示す説明
図、第３図(a)は上記装置における補助タンク内の湯水
の温度変化を示すグラフ、第３図(b)は上記湯水の温度
変化を与える際の冷凍サイクルの成績係数の変化を示す
グラフ、第４図、第５図、第６図は、それぞれこの発明
の第２実施例、第３実施例、第４実施例における給湯装
置の要部構成を示す模式図、第７図は従来の給湯装置に
おける構成模式図である。１……貯湯タンク、２、８……給水口、３、12……給湯
口、６……補助タンク、11……給湯用熱交換器、14……
三方弁（置換手段）。

───────────────────────────────────────────────────── 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62−141460（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機に蒸発器と給湯用熱交換器（11）と
を接続して成る冷凍サイクルの上記給湯用熱交換器（1
1）における凝縮熱を利用した給湯装置であって、下部
側に給水口（２）を、また上部側に給湯口（３）をそれ
ぞれ有する貯湯タンク（１）を設ける一方、この貯湯タ
ンク（１）よりも容量の小さな補助タンク（６）を上記
給湯用熱交換器（11）に接続してこの補助タンク（６）
内の湯水が設定温度に達するまで上記補助タンク（６）
から上記給湯用熱交換器（11）へと湯水を循環させて加
熱すべく構成し、さらに上記補助タンク（６）における
給水口（８）側と給湯口（12）側とを上記貯湯タンク
（１）の給水口（２）側と給湯口（３）側とにそれぞれ
接続すると共に、上記貯湯タンク（１）内の下部側の貯
湯水を上記補助タンク（６）に供給すると略同時に、設
定温度に達するまで加熱された補助タンク（６）内の湯
を上記貯湯タンク（１）の上部側に移送する置換を間欠
的に制御する置換手段（14）を備えていることを特徴と
する給湯装置。
【請求項２】上記貯湯タンク（１）内に、さらに電気ヒ
ータ（20）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。
【請求項３】上記貯湯タンク（１）を、各給湯口側と各
給水口側とがそれぞれ相互に接続された複数の貯湯タン
クで構成し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。
【請求項４】上記補助タンク（６）内に、さらに電気ヒ
ータ（25）を設けていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項又は第３項記載の給湯装置。