JP2001336822A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 風呂、洗面所等に給湯が行われている途中に
シャワーなどを使用してもぬるめ感のない給湯をえる。 【解決手段】 圧縮機２２、凝縮器２３、および蒸発器
２０を有する閉回路にて構成されたヒートポンプ集熱器
を設ける。蒸発器２０に対して並列に接続されたソーラ
集熱器２６を設ける。ヒートポンプ集熱運転およびソー
ラ集熱運転のいずれか一方または両方の集熱作用で凝縮
器２３を介してタンク内の湯水を沸き上げる。メインタ
ンク１の残湯時におけるの沸き増し運転途中に温度セン
サ１２，１３，１４がほぼ等しい値を検知したらメイン
タンク１のメインバルブ１１を閉じ、サブタンク１５の
サブバルブ２９を開くとともに、分岐バルブ８を切り換
えてメインタンク１からサブタンク１５への給湯に切換
接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ヒートポンプ集熱
運転またはソーラ集熱運転によりンク内の湯水を効率的
に沸き上げる貯湯式給湯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特公平４−１９４５８号公
報に記載されているように、ソーラ集熱器を用いて貯湯
槽内の湯水の沸上げを行うようにした貯湯式給湯装置が
知られている。この貯湯式給湯装置では、ソーラ集熱器
が、太陽エネルギを用いる省エネルギ機器としての利点
を持ちあわせる一方で、天候に左右されやすく、必要時
に集熱沸上げが得られない不便さがあるため、大気熱か
らでも常時集熱が得られるヒートポンプ集熱器を併用し
て、ソーラ集熱の不安定要素を補う方式が採用されてい
る。

【０００３】そして、この貯湯式給湯装置では、晴天の
日で日照量が所定以上になる時など、ソーラ集熱の条件
が満たされたときに、ソーラ集熱運転を実行し、太陽エ
ネルギを利用して低ランニングコストでタンクの湯水を
沸上げし、また、曇りや雨の日で日照量が所定以下とな
るときなど、ソーラ集熱の条件が満たされないときに、
ヒートポンプ集熱運転を実行し、大気熱を利用してタン
ク内の湯水の沸上げを行うようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、給湯がタン
ク上部から行われタンク下部より給水される方式のいわ
ゆる押し上げ方式の給湯装置は、風呂、洗面所等に湯水
が使用されるとタンク内の上部の残湯量が減少するとと
もに、タンク下部より給水が行われタンク上部から湯、
湯水混合層、水との層が順次形成される。一方、ソーラ
集熱運転またはヒートポンプ集熱運転により沸き上げら
れた湯水の温度は、タンク内にヒータを設けて沸き上げ
る方式の貯湯式給湯装置に比べて比較的低温度に沸き上
げられる。このような状況の下に風呂、洗面所等に給湯
が行われると、タンク内下部に給水がされるとともに、
このタンク内下部の水に対しソーラ集熱運転またはヒー
トポンプ集熱運転を実行し沸き増し運転が行われる。そ
して、この沸き増し運転途中の図２に示される湯水混合
層破壊点において湯水混合層が破壊されると、タンク上
部の湯水と下部の湯水とが混合され、一時的にタンクの
湯水の温度が下がることになる。このように湯水混合層
の破壊時にシャワーなどを使用すると使用者がぬるいと
感じる欠点があった。

【０００５】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、風呂、洗面所等に給湯が行われ一部使用による残
湯時にタンク下部の給水に対して沸き増し運転が行わ
れ、この沸き増し運転の途中に生じる湯水混合層の破壊
時にシャワーなどを使用してもぬるめ感のない給湯装置
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の貯湯式給
湯装置は、圧縮機、凝縮器、および蒸発器を有する閉回
路にて構成されたヒートポンプ集熱器と、前記蒸発器に
対して並列に接続されたソーラ集熱器と、前記圧縮機お
よび凝縮器に対して蒸発器およびソーラ集熱器のいずれ
か一方を選択的に切換接続するか、または両方を選択可
能な切換手段とを具備し、ヒートポンプ集熱運転および
ソーラ集熱運転のいずれか一方または両方の集熱作用で
凝縮器および熱交換器を介してタンク内の湯水を沸き上
げる貯湯式給湯装置において、前記タンクはメインバル
ブを有するメインタンクと、このメインタンクに並列的
に設けられたサブバルブを有するサブタンクと、前記メ
インタンクとサブタンクとの給湯を切り換える切換手段
とを設けるとともに、メインタンクの残湯時における沸
き増し運転途中に生じる湯水混合層の破壊時にメインタ
ンクからサブタンクへの給湯に切換接続するようにした
ものである。

【０００７】そして、この構成により、メインタンクの
湯水の一部使用による残湯状態における沸き増し途中に
生じる湯水混合層の破壊時にシャワーなどを使用しても
メインタンクからサブタンクへ給湯が切り換ることによ
りサブタンクからぬるめ感のない給湯が行われる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の貯湯式給湯装置の
一実施の形態を図面を参照して説明する。

【０００９】

【実施例】図１は、貯湯式給湯装置の構成図を示し、１
はメインタンクで、先止め押上式の給湯方式を採用して
おり、メインタンク１の下部に給水管路に連なるメイン
給水管２が接続されているとともに、上部に給湯管４が
接続され、この給湯管４にメイン給湯バルブ５が設けら
れている。給湯管３は、例えば風呂場、台所および洗面
所などに設置される給湯給水栓６などに接続される。

【００１０】また、メインタンク１の下部近傍には第１
の循環配管７が接続され、この循環配管７は切換手段と
しての分岐バルブ８、熱交換器９、メインタンク１内の
湯水を強制的に循環させる循環ポンプ１０及びメインバ
ルブ１１が順次直列接続されている。

【００１１】また、メインタンク１の胴部外壁には、メ
インタンク１内の湯水温度及び残湯量を検知する第１の
湯水温度センサ１２及び第２の湯水温度センサ１３と、
メインタンク１内に導かれる給水温度を検知する給水温
度検知センサ１４が配設されている。

【００１２】また、１５はサブタンクでメインタンク１
に並列的に設けられるとともにメインタンク１より少容
量に形成されている。１６は第２の循環配管で分岐バル
ブ８、熱交換器９、循環ポンプ１０及びサブバルブ２９
が順次直列接続されている。なお、１７は沸き上がり検
知用の沸き上げ検知センサである。１８は給湯管でサブ
給湯バルブ１９が設けられ、前記給湯管３に接続されて
いる。また、サブタンク１５の下部にはサブ給水管３０
が接続されている。

【００１３】また、２０はヒートポンプ集熱器としての
蒸発器で、アキュムレータ２１、圧縮機２２、凝縮器２
３及び切換手段としの切換弁２４が順次直列接続されて
閉回路を形成し、この閉回路に冷媒が封入されている。
なお、２５は蒸発器２０に外気を送るファンである。

【００１４】また、２６はソーラ集熱器で、蒸発器２０
に並列的に接続されるとともに、集熱温度センサ２７が
設けられている。この温度センサ２７の温度信号により
切換弁２４を切換えてヒートポンプ集熱運転とソーラ集
熱運転とに切り換えるようになっている。また、２８は
運転制御手段としての制御装置で、この制御装置２８に
は第１の湯水温度センサ１２、第２の湯水温度センサ１
３、給水温度検知センサ１４、沸き上げ検知センサ１７
及び集熱温度センサ２７などからの検知信号が入力され
ると、この制御装置２８により、メイン給湯バルブ５、
分岐バルブ８、循環ポンプ１０、メインバルブ１１、サ
ブバルブ２９、サブ給湯バルブ１９、圧縮機２２、凝縮
機２３、切換弁２４、ファン２５などが制御されるよう
になっている。

【００１５】また、制御装置２８は、第１の湯水温度セ
ンサ１２、第２の湯水温度センサ１３、給水温度検知セ
ンサ１４で検知される湯水温度及び給水温度によりメイ
ンタンク１からサブタンク１５への切換運転させる機能
を有している。さらに、制御装置２８は、集熱温度セン
サ２７で検知される集熱温度に応じて、ソーラ集熱運転
およびヒートポンプ集熱運転のいずれか一方を運転させ
る運転制御機能を有している。

【００１６】次に、メインタンク１及びサブタンク１５
に対する沸き上げ動作について説明する。まず、メイン
タンク１及びサブタンク１５に夫々、メイン給水管２及
びサブ給水管３０を通じて給水がなされ、また、メイン
バルブ１１が開かれサブバルブ２９が閉じられていると
ともに、分岐バルブ８がメインタンク１側に切り換えら
れているものとする。

【００１７】このような状態の下に、天候晴れのように
日照量が所定以上になると集熱温度センサ２７でソーラ
集熱運転の条件が満たされると切換弁２４がソーラ集熱
器２６側に切り換えられ圧縮機２２が駆動される。これ
により、図１に実線矢印で示すように、圧縮機２２、凝
縮器２３、切換弁２４、アキュムレータ２１の順に冷媒
が流れる。

【００１８】ソーラ集熱器２６で太陽熱により気化され
た冷媒が凝縮器２３に送られて液化され、冷媒の熱が凝
縮器２３から熱交換器９を介して第１の循環配管７内の
水に与えられて熱交換される。

【００１９】この時、循環ポンプ１０が駆動され、図１
の実線矢印のようにメインタンク１の下部側の水が第１
の循環配管７を通じてメインタンク１内に再び戻るよう
に強制循環され、メインタンク１内の水の全量を対象に
比較的低温度に沸き上げられる。

【００２０】次に、メインタンク１の全量が沸き上がる
と第１の湯水温度センサ１２から制御装置２８に信号が
送られ、メインバルブ１１が閉じられ、サブバルブ２９
が開かれるとともに、分岐バルブ８がサブタンク側に切
り換えられる。

【００２１】これにより、図２の破線矢印のようにサブ
タンク１５の下部側の水が第２の循環配管１６を通じて
サブタンク１５内に再び戻るように強制循環され、沸き
上げ検知センサ１７で沸き上げを検知するまでサブタン
ク１５内の水の全量を対象に比較的低温度に沸き上げら
れる。

【００２２】また、曇りや雨の日で日照量が所定以下に
なるときなど、ソーラ集熱の条件が満たされないときに
は、ヒートポンプ集熱運転を実行し、大気熱を利用して
メインタンク１およびサブタンク１５内の水を比較的低
温度に沸き上げられる。

【００２３】すなわち、集熱温度センサ２７が所定温度
以下になると制御装置２８は切換弁２４を蒸発器２０側
に切り換えるとともに、圧縮機２２およびファン２５が
駆動される。これにより破線矢印で示すように、圧縮機
２２、凝縮器２３、切換弁２４、蒸発器２０、アキュム
レータ２１の順に冷媒が流れる。

【００２４】蒸発器２０によりにより外気との間で熱交
換された冷媒が圧縮機２２で圧縮されて凝縮器２３で液
化され、冷媒の熱が凝縮器２３からソーラ集熱運転と同
様に第１の循環配管７および第２の循環配管１６を順次
切り換えてメインタンク１およびサブタンク１５内の水
を沸き上げる。

【００２５】このようにして沸き上げられたメインタン
ク１およびサブタンク１５内の湯水は、通常はメインタ
ンク１のメイン給湯バルブ５が開かれるとともにサブ給
湯バルブ１９が閉じられ、メインタンク１内の上部の湯
水から給湯給水栓６を介して風呂場、台所および洗面所
などの使用に供される。

【００２６】ところで、メインタンク１内上部の湯水が
一部使用されるとメインタンク１内上部の残湯量が減少
するとともに、メインタンク１下部より給水が行われメ
インタンク１上部から湯Ａ、湯水混合層Ｂ、水Ｃとの層
が順次形成される。

【００２７】このように、メインタンク１上部から湯
Ａ、湯水混合層Ｂ、水Ｃとの層が順次形成されると、水
Ｃの層に対して前記のように日照量に応じてソーラ集熱
運転またはヒートポンプ集熱運転による沸き増し運転が
行われる。そして、この沸き増し運転は時間の経過にと
もない前述したように湯水混合層が破壊され、メインタ
ンク１上部の湯Ａと下部の湯水Ｃとが混合され一時的に
メインタンク１内全体の湯水の温度が下がることにな
る。

【００２８】このように、湯水混合層が破壊されるとメ
インタンク１内全体の湯水温度が沸き上がり状態の湯水
温度より数度程度低下することになる。そして、湯水混
合層の破壊点は、この第１の湯水温度センサ１２、第２
の湯水温度センサ１３および給水温度検知センサ１４の
温度が通常の沸き上げ温度よりも低くすべて等しい値を
示すことで検知される。

【００２９】そして、制御装置２８は、これら第１の湯
水温度センサ１２、第２の湯水温度センサ１３および給
水温度検知センサ１４からの検知信号を受けて、分岐バ
ルブ８をメインタンク１からサブタンク１５側への給湯
に切り換えるとともに、メイン給湯バルブ５を閉じてサ
ブ給湯バルブ１９を開放しシャワーなどの給湯使用に備
える。

【００３０】そして、このような湯水混合層の破壊時に
使用者がシャワーなど湯水を使用したような場合、給湯
源がサブタンク１５側へ切換えられているため、サブタ
ンク１５から行われる。また、このサブタンク１５から
の給湯時はメインタンク１内の沸き増し運転が継続され
る。

【００３１】なお、サブタンク１５はメインタンク１よ
り容量を少なくしたため、湯水混合層の破壊時などの必
要量を効率よく沸き上げることができ。また、本実施例
においては、ソーラおよびヒートポンプ集熱運転を切り
換えて行うものについて述べたがソーラおよびヒートポ
ンプ集熱運転の両方を同時に運転するものにも適用され
る。

【００３２】

【発明の効果】請求項１記載の貯湯式給湯装置によれ
ば、メインタンクの湯水混合層の破壊時に給湯源をメイ
ンタンクからサブタンクに切り換えるようにしたため、
使用者がシャワーなど湯水を使用したような場合ぬるめ
感のない給湯がえられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す貯湯式給湯装置の
構成図である。

【図２】同上貯湯式給湯装置のメインタンクの湯水混合
層の破壊時の混合層より上部の湯水温度と混合層より上
部の湯水温度との温度を示す特性図である。

【符号の説明】

１ メインタンク ３ 給湯管路 ４ 給湯管 ５ メイン給湯バルブ ７ 第１の循環配管 ８ 切換手段としての分岐バルブ １０ 循環ポンプ １１ メインバルブ １２ 第１の湯水温度センサ １３ 第２の湯水温度センサ １４ 給水温度検知センサ １５ サブタンク １６ 第２の循環配管 １７ 沸き上げ検知センサ １８ 給湯管 １９ サブ給湯バルブ ２０ 蒸発器 ２２ 圧縮機 ２３ 凝縮器 ２４ 切換手段としの切換弁 ２５ ファン ２６ ソーラ集熱器 ２７ 集熱温度センサ ２８ 制御装置 ２９ サブバルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、および蒸発器を有する
   閉回路にて構成されたヒートポンプ集熱器と、前記蒸発
   器に対して並列に接続されたソーラ集熱器と、前記圧縮
   機および凝縮器に対して蒸発器およびソーラ集熱器のい
   ずれか一方を選択的に切換接続するか、または両方を選
   択可能な切換手段とを具備し、ヒートポンプ集熱運転お
   よびソーラ集熱運転のいずれか一方または両方の集熱作
   用で凝縮器および熱交換器を介してタンク内の湯水を沸
   き上げる貯湯式給湯装置において、前記タンクはメイン
   バルブを有するメインタンクと、このメインタンクに並
   列的に設けられたサブバルブを有するサブタンクと、前
   記メインタンクとサブタンクとの給湯を切り換える切換
   手段とを設けるとともに、メインタンクの残湯時におけ
   る沸き増し運転途中に生じる湯水混合層の破壊時にメイ
   ンタンクからサブタンクへの給湯に切換接続するように
   したことを特徴とする貯湯式給湯装置。