JPS644043Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は蓄熱給湯設備に係り、更に詳しくは、
太陽熱集熱器等から供給される熱媒体の保有する
熱を温水として蓄熱しておくとともに必要に応じ
て適宜給湯する蓄熱給湯設備に関する。

太陽熱集熱器で得られた熱やヒートポンプの廃
熱等を利用して給湯を行い、余剰の熱は温水とし
て蓄えて給湯需要や暖房需要に備えることのでき
る蓄熱給湯設備が識られている。この種の蓄熱給
湯設備では、被加熱水を貯蔵する貯湯タンクが、
床下が外気温の変動の影響を受けにくいところか
ら、家屋の床下に配置されることが考えられる。
したがつて、蓄熱容量をある程度確保して安定し
た給湯を行い得るようにするには例えば一般家庭
用でも400リツトル前後の容量を要する等、貯湯
タンクの容量もある程度は確保しなければなら
ず、床下に配置する貯湯タンクの形状は偏平的な
ものとならざるを得ない。すなわち、床下の空間
を有効に利用するには偏平な形状が有利であり、
且つ、床下の土壤を堀り下げて縦長の貯湯タンク
を配置することは施工等の負担が大きいため採用
し難いからである。

ところで、貯湯タンクを偏平なものとすると貯
湯タンクの全体容量に対して貯湯タンクの高さが
低いものとなつて、貯湯タンク内の被加熱水の高
さ方向の温度差が僅少なものとなり易く、また、
熱交換器（放熱器）との熱交換がタンク内の一部
域のみで行なわれて周囲に死水域が生じ易い。そ
のため、被加熱水の高さ方向の温度差に起因する
タンク内における被加熱水の十分な自然対流現象
が期待できず、貯湯タンク内の被加熱水を強制的
に循環させて貯湯タンクの容量全体を有効に活用
する必要性が特に生じる。

そこで、一般的には、この循環のためのポンプ
を、給湯のための給湯ポンプとは別個に配置する
ことが考えられるが、それでは構造が複雑で大型
化しやすく、経済的負担も大きいものとなる。

本考案の目的は、給湯のための給湯ポンプによ
り貯湯タンク内の被加熱水の循環をも行なわせる
ことができ、したがつて、例えば貯湯タンクの形
状が偏平であり自然対流が本来的には十分に行な
われないような場合等であつても、熱交換器にお
ける熱交換効率が高く、蓄熱能力や給湯能力に優
れ、しかも、全体として構造が簡易で経済的負担
の少ない蓄熱給湯設備を提供することにある。

そのため本考案は、貯湯タンク内に配置され貯
湯タンク内の被加熱水と熱媒体との間で熱交換を
行なわせる熱交換器と、第１、第２の切換弁と、
給湯ポンプと、先端開口部が貯湯タンク内の上部
側に配置されている吸排管と、前記貯湯タンク内
の底部側の被加熱水を汲み上げる汲み上げ管と、
を設け、蓄熱時には第１の切換弁を介して汲み上
げ管と給湯ポンプとが、第２の切換弁を介して給
湯ポンプと熱交換器とが、各々接続されて貯湯タ
ンク内の底部側の被加熱水が前記給湯ポンプによ
り汲み上げられた後に熱交換器へと循環され、給
湯時には第１の切換弁を介して吸排管と給湯ポン
プとが、第２の切換弁を介して給湯ポンプと給湯
器側とが、各々接続されて貯湯タンク内の上部側
の被加熱水が給湯器側へと供給されるよう構成し
て前記目的を達成しようとするものである。

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図には、本考案に係る蓄熱給湯設備の一実
施例が示されており、図中、一般住宅等の建築物
１の床２は布基礎３上に支持され、床下の空間は
布基礎３によりいくつかの床下空間部４に画成さ
れている。

床下空間部４の１つには貯湯タンク５が設置さ
れている。貯湯タンク５は外周面に断熱キルテイ
ングが貼設される等した合成樹脂シート等から袋
状に形成され、貯湯タンク５の開口部には口金６
を介して蓋体７が取付けられている。一方、床２
には蓋８が着脱可能に取付けられている開口部９
が形成されており、この開口部９から前記貯湯タ
ンク５の制御機器、配管等のメンテナンスができ
るようになつており、また、このタンク５は小さ
く折畳まれた状態で床下空間部４内に格納され得
るようになつている。

貯湯タンク５内には被加熱水１１が所定量充填
され、この被加熱水１１のヘツド圧によつて貯湯
タンク５は偏平形状に拡大されるようになつてい
る。また、偏平形状に拡がつた貯湯タンク５は、
断熱マツト１２を介して床下地面１３上に載置さ
れている。貯湯タンク５は周囲を前記布基礎３に
より囲繞されているが、貯湯タンク５と夫基礎３
との隙間には発泡ビーズ等の断熱材１４が充填さ
れており、断熱材１４を介して貯湯タンク５は布
基礎３により保形されている。

貯湯タンク５内の被加熱水１１は、給水パイプ
１５によりタンク５内に供給される。給水パイプ
１５はタンク５の上端部等に取付けられたボール
タツプ１６に連結され、このボールタツプ１６に
は、先端給水口が貯湯タンク２の底部位置に臨む
導入パイプ１７が連結され、給水パイプ１５より
供給される被加熱水１１はボールタツプ１６およ
び導入パイプ１７を介して貯湯タンク５の底部側
に供給され、且つ、前記ボールタツプ１６の作用
により貯湯タンク５内の被加熱水１１の充填容量
が所定量に維持されるよう構成されている。

貯湯タンク５内の被加熱水１１の上部側には熱
交換器２１が浮遊して配置されている。浮遊手段
としては、熱交換器２１に浮（空気室、エアーだ
まり）２１Ａ等を付設してもよいし、あるいは、
蓋体７から引張りコイルばね（図示せず）等によ
り熱交換器２１を吊り下げて所定の位置にとまる
ようにする等してもよい。熱交換器２１は二重管
構造体とされており、外ケース２２には熱媒体パ
イプ２３が接続され、この熱媒体パイプ２３を介
して建築物１の屋根等に載置された太陽熱集熱器
２４が接続されている。熱媒体パイプ２３の途中
には熱媒体循環ポンプ２５が設けられ、このポン
プ２５により太陽熱集熱器２４と熱交換器２１の
外ケース２２との間には熱媒体が適宜循環される
よう構成されている。

また、貯湯タンク５の内部側に導入されている
部分の熱媒体パイプ２３は可撓性あるいは伸縮性
を備えており、貯湯タンク５内の被加熱水１１の
液面位が変動する場合にも、前記変動に追従して
熱交換器２１は常時被加熱水１１の上部側に位置
されるようになつている。

一方、熱交換器２１の内管２６には被加熱水１
１が流通され、この被加熱水１１と外ケース２２
内を循環する熱媒体との間で熱交換がなされるよ
う構成されている。なお、内管２６は螺旋状とさ
れたり蛇行される等して被加熱水１１と前記熱媒
体との接触面積（接触時間）が所定量以上に確保
されるよう工夫される等してもよい。

内管２６の一端側には吸排管１９が接続され、
この吸排管１９の先端開口部もタンク５の上部側
に配されている。また、内管２６の他端側には循
環パイプ３０を介して第１の切換弁としての三方
切換弁３１の第１ポート３１Ａおよび第２の切換
弁としての三方切換弁３２の第１ポート３２Ａが
各々接続されている。この循環パイプ３０の貯湯
タンク５内における部分も前記熱媒体パイプ２３
の貯湯タンク５内における部分と同様可撓性ある
いは伸縮性を有している。第１の三方切換弁３１
の第２ポート３１Ｂは循環パイプ３３を介して給
湯ポンプ３４に接続され、第３ポート３１Ｃは汲
み上げパイプ３５を介して汲み上げ管３６に接続
されている。汲み上げ管３６の下端開口部は貯湯
タンク５の底部側に配置されており、この汲み上
げ管３６により貯湯タンク５の内部の底部側の被
加温水１１が汲み上げられるようになつている。
また、前記第１の三方切換弁３１には弁切換用モ
ータ３７が備えられており、このモータ３７によ
り、給湯（運転）時には第１ポート３１Ａと第２
ポート３１Ｂとが連通され、蓄熱（運転）時には
第２ポート３１Ｂと第３ポート３１Ｃとが連通さ
れるように弁の切換動作が行なわれるようになつ
ている。

一方、前記第２の三方切換弁３２の第２ポート
３２Ｂは給湯パイプ３８を介してサーモワツクス
バルブ４１に接続され、第３ポート３２Ｃは循環
パイプ３３を介して前記給湯ポンプ３４に接続さ
れている。また、第２の三方切換弁３２には弁切
換用モータ３９が備えられており、この弁切換用
モータ３９により弁の切換操作が行なわれると、
蓄熱（運転）時には第１ポート３２Ａと第３ポー
ト３２Ｃとが連通され、給湯（運転）時には第２
ポート３２Ｂと第３ポート３２Ｃとが連通され得
るよう構成されている。

前記給湯パイプ３８は、サーモワツクスバルブ
４１の箇所において二股に分岐され、一方の給湯
パイプ３８には比例制御式湯沸器４２が介装され
ている。二股に分岐された給湯パイプ３８は再び
連結された後にシヤワーや給湯蛇口等の給湯器４
３に接続されている。

なお、前記三方切換弁３１，３２、給湯ポンプ
３４、および汲み上げ管３６により蓄熱時に貯湯
タンク５の底部側の被加熱水を、熱交換器２１に
強制的に循環させる循環手段が構成され、また、
前記三方切換弁３１，３２および給湯ポンプ３４
により給湯時に貯湯タンク５の上部側の被加熱水
１１を給湯器４３に供給させる給湯手段が構成さ
れている。

次に、本実施例の運転方法につき説明する。

蓄熱運転時には第１の切換弁３１にあつては第
２ポート３１Ｂと第３ポート３１Ｃとを連通する
よう弁を切換えるとともに、第２の三方切換弁３
２にあつては第１ポート３２Ａと第３ポート３２
Ｃとを連通させるよう弁を切換える。これによ
り、汲み上げ管３６の下端開口部より貯湯タンク
５内の底部側の低温度の被加熱水１１が汲み上げ
られ、この汲み上げられた被加熱水１１は２つの
切換弁３１，３２および給湯ポンプ３４を経由し
て循環パイプ３０により熱交換器２１の内管２６
の一端側へと供給される。内管２６に供給された
被加熱水１１は外ケース２２を循環する高温度の
熱媒体と熱交換して昇温された後に内管２６より
吸排管１９を介して貯湯タンク５の上部側（液面
位側）に排出される。この際、熱交換器２１にお
いて高温度の熱媒体と熱交換する被加熱水１１
は、汲み上げ管３６により汲み上げられた貯湯タ
ンク５内の底部側の低温度のものであるため、互
いに熱交換する被加熱水１１と熱媒体との温度差
が大きく、熱交換効率の高いものとなる。

また、給湯運転時には、第１の三方切換弁３１
にあつては第１ポート３１Ａと第２ポート３１Ｂ
とが連通されるとともに、第２の三方切換弁３２
にあつては第２ポート３２Ｂと第３ポート３２Ｃ
とが連通される。給湯時では、貯湯タンク５内の
上部側の高温度の被加熱水１１が吸排管１９を介
して熱交換器２１の内管２６内に吸引された後、
２つの三方切換弁３１，３２および給湯ポンプ３
４を経てサーモワツクスバルブ４１へと供給され
る。即ち、貯湯タンク５内における最も温度の高
い部分の被加熱水１１がサーモワツクスバルブ４
１へと供給される訳であるが、サーモワツクスバ
ルブ４１へと供給される際に被加熱水１１は熱交
換器２１に通じられて熱媒体の熱を受け取り更に
昇温されることとなる。

サーモワツクスバルブ４１に供給される被加熱
水１１は、その温度が予め設定した所定値より低
い場合には比例制御式湯沸器４２を経て給湯器４
３へと供給され、また、その温度が所定値より既
に高い場合には比例制御式湯沸器４２を経ること
なく直接給湯器４３へと供給される。

また、このようにして、給湯器４３において被
加熱水１１が消費されて貯湯タンク５内の液面位
が下降すると、ボールタツプ１６が開口動作して
新たな被加熱水１１が導入パイプ１７により貯湯
タンク５の底部近傍に供給され、貯湯タンク５内
の液面位は常に一定に保たれる。

給湯器４３における被加熱水１１の消費量が導
入パイプ１７より導入される導入量より多い間は
貯湯タンク５内の液面位は下降することとなる
が、熱交換器２１は被加熱水１１の上部側に浮遊
しているものであるため、液面位の下降に伴い熱
交換器２１も下降し、また、液面位が上昇する場
合にも同様にして熱交換器２１は液面位の上昇に
合わせて上昇する。従つて、貯湯タンク５内にお
ける最も高温度な部分の被加熱水１１が常に（液
面位の変動にかかわらず）給湯器４３に供給され
ていく。

このような本実施例によれば次のような効果が
ある。

給湯設備として本来備えられるべき給湯ポンプ
により、給湯のみならず、貯湯タンク５内の強制
循環をも行なわせることができる。したがつて、
貯湯タンク５内の強制循環のためのポンプを別個
に設ける場合と異なり、構造が簡易となり、小型
化容易であり、経済的負担も少ない。

また、蓄熱運転時には貯湯タンク５内における
最も低温度の被加熱水１１が熱交換器２１へと供
給されるため、熱交換器２１における熱交換効率
が高く、従つて、貯湯タンク５の形状が偏平であ
り自然対流が十分に望めないような場合であつて
も、蓄熱能力が高いという効果がある。特に、本
考案（本実施例）は給湯ポンプ３４による強制循
環で熱交換を行なわしめるものであるから、貯湯
タンク５内の部分的な熱交換では無く、循環流動
により全体を通じての（貯湯タンク５内全体で
の）熱交換を行うことができ、蓄熱効率は一層向
上することになる。

また、給湯運転時にあつても、貯湯タンク５内
における最も高温度の部分であるタンク５内の上
部側の被加熱水１１が給湯器４３に供給されるた
め、給湯器４３では高温度な温湯（被加熱水１
１）が得られ、給湯能力にも優れているという効
果がある。しかも、熱交換器２１は貯湯タンク５
の液面位の変位に追従するよう構成されているた
め、前記液面位の変動にもかかわらず常に給湯能
力を維持することができ、給湯器４３における温
湯の温度も前記液面位の変位にかかわらず安定化
させることができる。

更に、給湯器４３へと供給される貯湯タンク５
内の上部側の被加熱水１１は、熱交換器２１にお
いて更に熱媒体から熱を受け取つた後に給湯器４
３に供給されており、この点からも、給湯能力に
優れたものとすることができる。

更にまた、熱交換器２１を貯湯タンク５内に配
置したことにより、外ケース２２から放熱される
熱媒体の熱が熱交換器２１の周囲の被加熱水１１
によつて回収することができ、従つて、この点に
おいても蓄熱能力や給湯能力を高めることができ
る。しかも、たとえば熱交換器２１を貯湯タンク
５の外部側に設ける場合には、外ケース２２の外
周側へ熱媒体の保有する熱を放熱させないための
断熱材や保温機構等を必要とするが、熱交換器２
１を貯湯タンク４内に配置すれば、断熱材等も不
要となり極めて便宜である。

また、可撓性の貯湯タンク５を布基礎３により
画成される床下空間部４内に配置し、前記布基礎
３を有効利用して床下空間部４における断熱層の
形成や貯湯タンク５の保形等を行なわせており、
大袈裟な工事を要することなく、施工が容易であ
るという効果がある。また、熱媒体パイプ２３を
建築物１の外側に配置して、貯湯タンク５とは布
基礎３を貫通して連絡させるだけにすることによ
り、万一の漏液事故の被害も屋外だけのもので済
み、、補修等も容易である。

第２図には前記以外の実施例が示されている。

この図に示される実施例では、熱交換器２１は
アンカー２０を介する等して貯湯タンク５の底部
に設置されている。また、吸排管１９は前記底部
から上部側へと延在している。このような実施例
にあつては、第１図に示される実施例と略同様の
作用、効果を奏するほか、外ケース２６からの放
熱により加熱された底部側の被加熱水１１が上昇
するための自然対流が行なわれ、この点から貯湯
タンク５内における熱交換効率を一層向上させる
ことができる。

なお、前記各実施例にあつては、給湯時に被加
熱水１１を熱交換器２１に通じさせた後に給湯器
４３に供給するものであつたが、これに限らず、
例えば第３図に示される実施例の如く、第１の三
方切換弁３１の第１ポート３１Ａに、貯湯タンク
５内の上部側の被加熱水１１を吸引する吸引管５
１を接続し、給湯に際してはこの吸引管５１から
直接に給湯器４３へと被加熱水１１を供給するも
のであつてもよい。

さらに、２つの切換弁はともに三方切換弁３
１，３２であるとしたが、三方切換弁に限らず、
他の同様の作用を行う切換弁を用いてもよい。

また、蓋体７に断熱材を貼設したりあるいは発
泡ビーズ等をのせる等して蓋体７からの放熱を特
に防止するようにしてもよい。また、熱交換器２
１は二重管構造体であるとしたが、これに限ら
ず、たとえば熱媒体流路が螺旋状に形成されて全
体として１つの円管体とされ、この円管体の中心
部が前記内管２６に相当するように被加熱水１１
の流路とされるものであつてもよいし、あるい
は、外ケース２２に被加熱水１１が通されて内管
２６に熱媒体が循環される構造であつてもよく、
更に、三重管構造であつてもよい。

また、熱交換器２１に循環される熱媒体は、太
陽熱集熱器２４により昇温された熱媒体であると
したが、太陽熱集熱器２４にかえて、あるいは太
陽熱集熱器２４とともに、ヒートポンプの排熱側
を接続し、ヒートポンプの熱の排熱をも利用する
もの、或いは地熱、生活廃熱等を利用するもの
等、再熱源は何でもよく、前記場合に特定される
ものではない。また、貯湯タンク５内に前記熱交
換器２１とは別に、コイル等を配置してこのコイ
ル等により採熱された貯湯タンク５内の熱により
暖房器等を運転させるようにしてもよい。

また、貯湯タンク５は床下に配置される可撓性
の偏平な形状のものに限らず、床下以外の場所に
配置される場合や、縦長であつたりあるいは一定
の形状を保つ剛性のタンクであつてもよい。さら
に、比例制御式湯沸器４２は必らずしも必要では
ない。

上述のように本考案によれば、給湯のための給
湯ポンプにより貯湯タンク内の被加熱水の循環を
も行なわせることができ、したがつて、例えば貯
湯タンクの形状が偏平であり自然対流が本来的に
は十分に行なわれないような場合等であつても、
熱交換器における熱交換効率が高く、蓄熱能力や
給湯能力に優れ、しかも、全体として構造が簡易
で経済的負担の少ない蓄熱給湯設備を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る蓄熱給湯設備の一実施例
を示す断面図、第２図および第３図は各々前記以
外の互いに異なる実施例の要部を示す断面図であ
る。 １……建築物、２……床、３……布基礎、４…
…床下空間部、５……貯湯タンク、１１……被加
熱水、１２……断熱マツト、１３……床下地面、
１４……断熱材、１５……給水パイプ、１６……
ボールタツプ、１７……導入パイプ、１９……吸
排管、２１……熱交換器、２１Ａ……浮、２２…
…外ケース、２３……熱媒体パイプ、２４……太
陽熱集熱器、２５……熱媒体循環ポンプ、２６…
…内管、３０……循環パイプ、３１，３２……第
１、第２の切換弁としての三方切換弁、３１Ａ，
３２Ａ……第１ポート、３１Ｂ，３２Ｂ……第２
ポート、３１Ｃ，３２Ｃ……第３ポート、３３…
…循環パイプ、３４……給湯ポンプ、３５……汲
み上げパイプ、３６……汲み上げ管、４１……サ
ーモワツクスバルブ、４２……比例制御式湯沸
器、４３……給湯器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 貯湯タンク内に配置され貯湯タンク内の被加熱
   水と熱媒体との間で熱交換を行なわせる熱交換器
   と、第１、第２の切換弁と、給湯ポンプと、先端
   開口部が貯湯タンク内の上部側に配置されている
   吸排管と、前記貯湯タンク内の底部側の被加熱水
   を汲み上げる汲み上げ管と、が備えられ、蓄熱時
   には第１の切換弁を介して汲み上げ管と給湯ポン
   プとが、第２の切換弁を介して給湯ポンプと熱交
   換器とが、各々接続されて貯湯タンク内の底部側
   の被加熱水が前記給湯ポンプにより汲み上げられ
   た後に熱交換器へと循環され、給湯時には第１の
   切換弁を介して吸排管と給湯ポンプとが、第２の
   切換弁を介して給湯ポンプと給湯器側とが、各々
   接続されて貯湯タンク内の上部側の被加熱水が給
   湯器側へと供給されるよう構成されていることを
   特徴とする蓄熱給湯設備。