JP5588842B2 - 給湯機 - Google Patents
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Description
タンクに高温の液体を貯留する給湯機では、タンクの上部に気体が溜まることがある。例えばタンク内の液体を沸き上げる方式の給湯機においては、低温の液体が高温の液体となる際に液体に溶け込んでいた気体(空気)が分離し、タンクの上部に溜まっていくことが原因の一つとして考えられる。
例えばタンクから高温の湯を給湯端末に給湯する給湯機の場合、タンク上部に気体が存在すると、給湯端末へ給湯する際に、タンクの出湯配管からこの気体を吸い込んで、給湯端末に気体混じりの湯が出てしまうといったことが発生し得る。
また、タンクの出湯配管から取り出した高温の湯と給水を混ぜて所定の温度に温調する機構を有している給湯機の場合、気体が混ざることにより温度調節が上手くいかないなどの不具合が生じ得る。
そのため、一般的な給湯機には、タンクの上部に存在する気体をタンクから排出する気体排出機構が設けられている(例えば、特許文献1等)。
本実施形態に係る給湯機は、大気開放されたタンクを備え、前記タンクの上部に存在する気体をタンクの外部へ排出する気体排出機構を備え、前記気体排出機構は、タンク内の気体が外部へ噴出する際に、液体の排出を阻止する一方、気体を外部へ排出する。
次に、第2実施形態に係る給湯機について説明する。第2実施形態に係る給湯機は、第1実施形態で説明した空気抜き用配管8内に内蔵した球体11の材質を水に浮く比重が軽いものを使用するものである。これにより、シスターンタンク9内の水位と空気抜き用配管8の水位は同じため、通常時空気抜き用配管8内の球体11はどのような水位の位置でも、水面上に球体11を配置することが可能となる(図4)。これにより、第1実施形態では存在した空気抜き用配管8の下部ストッパーを廃止することができ、コスト低減を図ることができる。
図6は、第3実施形態に係る給湯機101の構成図である。
給湯機101は、タンク102と、シスターンタンク103と、気体排出用配管104と、ヒートポンプユニット105と、を備えている。
シスターンタンク103は、タンク102の上部に設けられ、シスターンタンク103の下部からタンク102の下部へタンク給水配管102aが配設されている。また、タンク102の上部からシスターンタンク103の上部へ気体排出用配管104が配設されている。
また、シスターンタンク103は、シスターンタンク103に貯留された水の水位を検出する水位センサ(図示せず)を備えている。
そして、シスターンタンク103に設けられた水位センサ(図示せず)の検出値が所定の水位以上となると、給湯機101の制御装置(図示せず)により、シスターン給水配管103aに設けられた開閉弁(図示せず)が閉じられ、給水が停止される。このため、タンク102の水位が出湯配管102bの高さ位置よりも下がることはない。
ヒートポンプユニット105は、タンク102内の液体を加熱する沸き上げ運転を行う。具体的には、ヒートポンプユニット105が備えるポンプ(図示せず)を駆動させることにより、タンク102の下側に貯留された低温の水が、ヒートポンプ往き配管105aを介してヒートポンプユニット105の入口側に吸込される。吸込された低温の水は、ヒートポンプユニット105の熱交換器(図示せず)により加熱され、高温の湯となる。そして、高温の湯は、ヒートポンプユニット105の出口側からヒートポンプ戻り配管105bを介して、タンク102の上側から貯留される。
出湯配管102bは、一端がタンク102の上部と接続され、他端がポンプ(図示せず)を介して給湯端末(図示せず)と接続されている。ポンプ(図示せず)を駆動させることにより、タンク102の上部から高温の湯を給湯端末(図示せず)に供給する。
図7を用いて、気体排出用配管104について更に説明する。図7は、第3実施形態に係る給湯機101の気体排出用配管104の内部拡大図である。
気体排出用配管104は、タンク102内の気体をシスターンタンク103に排出する配管であり、タンク102に接続される配管141と、拡大部142と、シスターンタンク103に接続される配管143とを備えている。
そして、拡大部142の上端は、拡大部142の内径(流路断面積)よりも小さい内径(流路断面積)を有する配管143を介して、シスターンタンク103と接続されている。
低温の水が、高温の湯となると、比容積が大きくなるため膨張し、タンク102内の圧力は上昇する。上昇した圧力は、タンク102の上部から気体排出用配管104を介してシスターンタンク103へ圧力を逃がす。
このとき、タンク102内の気体が吹き出す勢いは、気体排出用配管104の内径(流路断面積)で決まり、内径(流路断面積)が小さいほど気体排出用配管104を通過する速度、即ち、吹き出す勢いが強くなり、気体排出用配管104内の高温の湯をシスターンタンク103の方向へ押し出していく。
比較例の気体排出用配管6は、タンク102とシスターンタンク103とを接続する配管であるが、図13に示すように、拡大部が形成されていない。なお、気体排出用配管6の内径は、配管141(図7参照)と同じものとする。
そして、図14に示すように、タンク102から気体Gが排出される際、気体排出用配管6内の高温の湯の一部が持ち上げられ、シスターンタンク103内へ流出してしまう。これは、タンク102の上側に貯留された高温の湯の一部をタンク102の外部に排出している状態であり、熱の損失となっていた。
また、配管141を拡大部142に対して縮小することにより、タンク102から気体排出用配管104へ放出される熱の損失を低減することができる。
そして、配管143を拡大部142に対して縮小することにより、拡大部142で気体Gが液面に達した際に、高温の液体が飛散しても拡大部142の上部が絞られているために、飛散した高温の液体は拡大部142に戻される。
前述のように、ヒートポンプユニット105の沸き上げ運転時において、タンク102の下側の低温の水をヒートポンプ往き配管105aで吸込し、ヒートポンプ戻り配管105bを介して高温の湯をタンク102の上側から貯留しているため、タンク102の下部に接続されたタンク給水配管102aからシスターンタンク103へと流出する液体は、低温の水となる。
このため、沸き上げ時に発生する膨張水を高温の湯としてシスターンタンク103に流出させるのではなく、低温の水の状態でシスターンタンク103に流出させるため、膨張水のシスターンタンク103への排水による熱ロスを低減させることができる。
次に、第4実施形態に係る給湯機について説明する。第4実施形態に係る給湯機は、第3実施形態の気体排出用配管104(図7参照)に代えて、気体排出用配管104’(図9参照)を備えている。その他の構成は、第3実施形態に係る給湯機101(図6参照)と同様であり説明を省略する。
図9を用いて、気体排出用配管104’について更に説明する。図9は、第4実施形態に係る給湯機の気体排出用配管104’の内部拡大図である。
気体排出用配管104’は、タンク102内の気体をシスターンタンク103に排出する配管であり、タンク102に接続される配管144と、拡大部142と、シスターンタンク103に接続される配管143とを備えている。
図9に示すように、沸き上げ前、気体排出用配管104’内の水面は、拡大部142内の位置し、また拡大部142内に突入された配管144の閉塞部144e側の先端は水面に満たされている。
沸き上げ運転を行い低温の水が高温の湯となると、比容積が大きくなるため膨張し、タンク102内の圧力は上昇する。上昇した圧力は、タンク102の上部から気体排出用配管104’を介してシスターンタンク103へ圧力を逃がす。
このとき、タンク102内の気体Gが吹き出す勢いは、内径(流路断面積)が小さいほど配管を通過する速度、即ち、吹き出す勢いが強くなるが、気体排出用配管104’の配管144に閉塞部144eがあるため、吹き出された気体Gと気体Gに押し上げられた高温の湯とは、閉塞部144eに当り上方向へ噴出されない。そして、配管144の側面に形成された連通部144hは閉塞部144eより少し下に形成されるため、気体Gは閉塞部144eと側面に形成された連通部144hとの間に溜まり、気体Gと押し出された高温の湯は側面の連通部144hから拡大部142へ逃げていく。
次に、第5実施形態に係る給湯機について説明する。第5実施形態に係る給湯機は、第3実施形態の気体排出用配管104(図7参照)に代えて、気体排出用配管104’’(図11参照)を備えている。その他の構成は、第3実施形態に係る給湯機101(図6参照)と同様であり説明を省略する。
気体排出用配管104’’は、タンク102内の気体をシスターンタンク103に排出する配管であり、タンク102に接続される配管141と、拡大部142と、シスターンタンク103に接続される配管145とを備えている。
配管145の先端を塞ぎ閉塞部145eとすることにより、気体Gにより押し上げられた高温の湯は閉塞部145eに当り、拡大部142内の周囲に逃げた後、拡大部142内に落下する。これにより、シスターンタンク103へ高温の湯が流出することを阻止することができる。また、気体Gは、連通部145hを通りシスターンタンク103へ排出することができる。
また、気体排出用配管104’’は、タンク102を排水した際、拡大部142内の水も排水することができる。
2 給水管
3 出湯管
4 蛇口
5 ヒートポンプユニット
6 ヒートポンプ往き配管
7 ヒートポンプ戻り配管
8 空気抜き用配管(液体流出阻止部、阻止体収容部、気体排出用配管)
9 シスターンタンク
10 タンク給水管
11 球体(液体流出阻止部、液体流出阻止体)
12 上部ストッパー
13 下部ストッパー
101 給湯機
102 タンク
102a タンク給水配管
102b 出湯配管
102h 孔
103 シスターンタンク
103a シスターン給水配管
103b オーバーフロー配管
104 気体排出用配管(気体排出機構)
141,144 配管(気体排出経路)
142 拡大部(気体排出経路、液体流出阻止部)
143,145 配管(気体排出経路、縮小部)
144e 閉塞部(突入部の先端)
144h,145h 連通部
145e 閉塞部(突入部の下端)
105 ヒートポンプユニット
105a ヒートポンプ往き配管
105b ヒートポンプ戻り配管
Claims (3)
- 大気開放されたタンクと、
前記タンクの上部に存在する気体をタンクの外部へ排出する気体排出機構と、を備え、
前記気体排出機構は、前記タンク内の気体が外部へ噴出する際に、液体の排出を阻止する一方、気体を外部へ排出する液体流出阻止部を有し、
前記液体流出阻止部は、液体流出阻止体と、該液体流出阻止体を収容する阻止体収容部とを備えて構成され、
前記液体流出阻止部は、前記液体流出阻止体と前記阻止体収容部との隙間を通って気体を排出させる一方、前記液体流出阻止体が噴出に伴って持ち上げられることで前記阻止体収容部との隙間を閉塞して液体の流出を阻止し、
前記阻止体収容部は、前記気体排出用配管に設けられ、
前記液体流出阻止体は、前記気体排出用配管の径より小さい球体によって構成され、
前記阻止体収容部には、前記液体流出阻止体の可動範囲を規制するストッパーが上下に設けられ、
前記上方のストッパーは、前記配管の周方向全体に亘って径方向内方に突出する突出部によって構成され、
前記下方のストッパーは、前記周方向の一部において径方向内方に突出する突出部によって構成される
ことを特徴とする給湯機。 - 前記上方のストッパーは、前記液体流出阻止体と隙間なく接触し、
前記下方のストッパーは、前記液体流出阻止体と隙間を有して接触する
ことを特徴とする請求項1に記載の給湯機。 - 前記液体流出阻止体は、水よりも比重が小さい
ことを特徴とする請求項1に記載の給湯機。
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