JP2008122032A - 給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】凍結防止装置の作動頻度を低減し、省エネ化に大きく寄与する給湯システムを提供する。
【解決手段】給湯システムは、貯湯タンク（６）の上部から延び、貯湯タンク（６）の沸上げに伴う膨脹水を排出する排出管路（３４）を備え、この排出管路（３４）はその一部に膨脹水の熱をタンク庫（４）内に放出して、タンク庫（４）内の雰囲気を昇温させる放熱域（３８）を有し、ここで昇温は給水管路（８）及び給湯管路（１４）に設けた凍結防止ヒータ（２２）の作動頻度を低減させる。
【選択図】図１

Description

貯湯タンクを備えた給湯システムに関する。

この種の給湯システムは、タンク庫内に収容された貯湯タンクを備え、この貯湯タンク内に給水管路を通じて供給された水をヒートポンプユニット（特許文献１）や加熱ヒータ（特許文献２）等の加熱装置により所望の沸上げ温度まで加熱することができる。そして、貯湯タンク内の高温の湯は給湯管路を通じてタンク戸外の給湯口まで導かれる過程にて低温の給水と混合され、所望の給湯温度に調整されて給湯口から供給される。

また、給湯システムは冬季や寒冷地での使用を考慮し、タンク庫内の給水管路や給湯管路のそれぞれ取り付けられた凍結防止ヒータ（特許文献１の図１）を更に備えている。これら凍結防止ヒータは外気、即ち、タンク庫内の雰囲気温度が所定温度以下に低下したとき、通電発熱して給水管路や給湯管路内に滞留した水の凍結を防止する。
特開2004-271102号公報 特開2005-147538号公報

上述した特許文献１の凍結防止ヒータは、タンク庫内の雰囲気温度が一旦所定温度以下になると、この後、一定の期間に亘って通電発熱し続けることから、このような凍結防止ヒータの作動は給湯システム全体の消費電力を増加させる。
本発明は上述した事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、貯湯タンクからの排熱を有効利用し、その全体の消費電力を低減することができる給湯システムを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の給湯システムは、貯湯タンクを収容したタンク庫と、このタンク庫の外側から貯湯タンクに延び、貯湯タンク内への給水を許容する給水管路と、貯湯タンクからタンク庫外に延び、貯湯タンク内からの給湯を許容する給湯管路と、タンク庫内の雰囲気温度に基づいて作動するヒータを含み、タンク庫内の給水管路及び給湯管路に滞留する水の凍結を防止する凍結防止装置と、貯湯タンク内の貯湯を加熱し、所定の沸上げ温度まで上昇させる加熱装置と、貯湯タンクからタンク庫外に延び、加熱装置の作動時には貯湯の沸上げに伴って発生する膨脹水を貯湯タンクから排出可能とする排出管路と、加熱装置の作動時、膨脹水の熱を利用し、タンク庫内の雰囲気を昇温させる庫内昇温手段とを備える（請求項１）。

請求項１の給湯システムによれば、加熱装置が作動し、貯湯タンクから膨脹水が排出管路を通じてタンク庫外に排出される際、膨脹水の熱はタンク庫内の雰囲気を昇温させるために利用される。
具体的には、凍結防止装置のヒータは、給水管路及び給湯管路のそれぞれ取り付けられているのが望ましい（請求項２）。

更に、庫内昇温手段は、タンク庫内の排出管路の一部に形成された放熱域を含むことができ（請求項３）、この場合、この放熱域は、タンク庫の底側に排出管路の一部をジグザグ状に引き回して形成することができる（請求項４）。
上述した放熱域は排出管路内を流れる膨脹水の熱をタンク庫内、具体的には、タンク庫の底から放出し、タンク庫内の雰囲気を一様に昇温させる。

上述した加熱装置は、タンク庫外に配置されたヒートポンプユニットを含むことができ（請求項５）、このヒートポンプユニットは大気熱を貯湯タンクの湯に効率良く変換する。

請求項１，２の給湯システムは、貯湯タンクから排出される膨脹水の排熱をタンク庫内の雰囲気を昇温させるために使用するようにしたから、タンク庫内の雰囲気温度が凍結防止装置の作動温度以下に低下する頻度、即ち、凍結防止装置の作動頻度が大幅に低減され、凍結防止装置の作動に起因した消費電力の増大を効果的に抑制することができる。
請求項３，４の給湯システムは、庫内昇温手段が排出管路の一部からなる放熱域を含むことで、タンク庫内の雰囲気の昇温に膨脹水の熱を簡単且つ効果的に利用することができる。

請求項５の給湯システムは地球環境に対する負荷の抑制に大きく寄与する。

図１は、一実施例の給湯システムを概略的に示す。
給湯システムは給湯ユニット２を備え、この給湯ユニット２はタンク庫４内に収容された貯湯タンク６を含む。貯湯タンク６の底からは給水管路８が延び、この給水管路８はタンク庫４を貫通し、上水道の給水口１０に接続されている。タンク庫４内にて給水管路８には減圧弁１２が介挿され、この減圧弁１２は貯湯タンク６の圧力を一定圧に調整する。

また、貯湯タンク６の上部からは給湯管路１４が延び、この給湯管路１４もまたタンク庫４を貫通し、建屋内の所望の位置に設置された開閉可能な給湯口１６に接続されている。タンク庫４内にて、給湯管路１４には混合弁１８が介挿され、この混合弁１８からは補給管路２０が延び、この補給管路２０は貯湯タンク６と減圧弁１２との間の部位にて給水管路８に接続されている。混合弁１８は、貯湯タンク６からの給湯と及び補給管路２０からの補給水とを混合し、給湯口１６に向かう給湯の温度を所望の温度に調整する。

タンク庫４内にて、給水管路８及び補給管路２０の所定位置には凍結防止装置としての凍結防止ヒータ２２がそれぞれ取り付けられている。これら凍結防止ヒータ２２は例えばセラミックヒータからなり、タンク庫４内の雰囲気温度が低下したときに通電発熱し、給水管路８及び補給管路２０に滞留する水の凍結を阻止する。凍結防止ヒータ２２の通電を制御するため、タンク庫４内の下部には温度センサ２４が配置され、この温度センサ２４はタンク庫４内の雰囲気温度を検出する。

一方、タンク庫４の外側、即ち、建屋外には加熱装置としてのヒートポンプユニット２６が設置されている。このヒートポンプユニット２６はＣＯ_２冷媒を使用し、圧縮機、膨脹弁及び熱交換器等の回路要素を含む冷媒循環回路と、この冷媒循環回路の熱交換器と貯湯タンク６との間にて貯湯タンク６内の湯を循環させる沸上げ経路とを含む。具体的には、沸上げ経路は熱交換器からタンク庫４内に延び、貯湯タンク６の上部に接続された高温管路２８と、貯湯タンク６の底からタンク庫４外に延び、熱交換器に接続された低温管路３０とを有し、低温管路３０に循環ポンプ３２が介挿されている。

ヒートポンプユニット２６が作動されたとき、その熱交換器では冷媒循環回路内を循環する冷媒と沸上げ経路内を循環する水又は湯との間にて熱交換がなされ、これにより、貯湯タンク６内には高温管路２８を通じて約９０℃程度の高温の湯がその上部から積層方式にて供給される。
貯湯タンク６への高温の湯が供給され続けると、貯湯タンク６内の湯温は上昇し、そして、所定の沸上げ温度に達したとき、ヒートポンプユニット２６の作動が停止される。

通常、上述したヒートポンプユニット２６の作動は貯湯タンク６内が満杯状態で実施され、それ故、貯湯タンク６内の湯温が上昇するに連れ、その貯湯の体積は膨脹する。このような貯湯の膨脹は貯湯タンク６内を過度に上昇させることから、貯湯タンク６の過圧化を防止するために、貯湯タンク６の上部から排出管路３４が延び、そして、この排出管路３４に逃がし弁３６が介挿されている。貯湯タンク６側の排出管路３４の部位の管路内圧（貯湯タンク６の内圧）が所定のレベルに達すると、逃がし弁３６は開かれ、上述した貯湯の膨脹分に相当する膨脹水が貯湯タンク６から排出管路３４を通じて排出される。

ここで、排出管路３４はタンク庫４外に単に引き出されているのではなく、図１から明らかなように排出管路３４はその一部がタンク庫４の底にて、放熱域３８を形成すべく引き回された後、タンク庫４外に導出されている。それ故、排出管路３４を通じて膨脹水が排出される際、膨脹水の熱が放熱域３８からタンク庫４内に放熱され、タンク庫４内の雰囲気を昇温させる。

上述した放熱効果を高めるため、排出管路３４は少なくとも放熱域３８を形成する部位が熱伝導性に優れた材料、例えば銅等から形成され、また、図２に示されるように放熱域３８は貯湯タンク６の下側にて排出管路３４の一部をジグザグ状に曲成したものであるのが望ましい。このようなジグザグ状の放熱域３８であれば、その放熱面積が広く確保され、膨脹水の熱を効果的に放熱させることができる。

上述した雰囲気の昇温は、タンク庫４外の外気温度が低下しても、タンク庫４内の温度を前述した温度センサ２４の設定温度、即ち、凍結防止ヒータ２２への通電を開始する温度よりも高く保持できる状況を多くし、凍結防止ヒータ２２の通電頻度を大きく低減することができる。この結果、凍結防止ヒータ２２の通電に伴う電力の消費が抑制され、給湯システム全体の省エネ化に大きく貢献する。

通常、前述したヒートポンプユニット２６は深夜電力を利用して作動されることから、外気温、即ち、タンク庫４内の雰囲気温度が最も低下する深夜に貯湯タンク６からの膨脹水の熱を利用してタンク庫４内の雰囲気を昇温でき、凍結防止ヒータ２２からなる凍結防止装置の作動頻度を効果的に低減することができる。
本発明は上述の一実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、貯湯タンク内の貯湯を加熱する加熱装置としては貯湯タンク内に配置された電熱ヒータであってもよく、また、前述したヒートポンプユニット２６もまたＣＯ_２冷媒を使用するものに限られるものではない。
更に、放熱域３８の具体的な形状や引き回しもまた適宜変更可能であることは言うまでもない。

一実施例の給湯システムを示した概略構成図である。 放熱域を具体的に示した平面図である。

符号の説明

４ タンク庫
６ 貯湯タンク
８ 給水管路
１４ 給湯管路
２２ 凍結防止ヒータ（凍結防止装置）
２６ ヒートポンプユニット
３４ 排出管路
３８ 放熱域

Claims (5)

1. 貯湯タンクを収容したタンク庫と、
   前記タンク庫の外側から前記貯湯タンクに延び、前記貯湯タンク内への給水を許容する給水管路と、
   前記貯湯タンクから前記タンク庫外に延び、前記貯湯タンク内からの給湯を許容する給湯管路と、
   前記タンク庫内の雰囲気温度に基づいて作動するヒータを含み、前記タンク庫内の前記給水管路及び前記給湯管路に滞留する水の凍結を防止する凍結防止装置と、
   前記貯湯タンク内の貯湯を加熱し、所定の沸上げ温度まで上昇させる加熱装置と、
   前記貯湯タンクから前記タンク庫外に延び、前記加熱装置の作動時には前記貯湯の沸上げに伴って発生する膨脹水を前記貯湯タンクから排出可能とする排出管路と、
   前記加熱装置の作動時、前記膨脹水の熱を利用し、前記タンク庫内の雰囲気を昇温させる庫内昇温手段と
   を具備したことを特徴とする給湯システム。
2. 前記ヒータは、前記給水管路及び前記給湯管路のそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
3. 前記庫内昇温手段は、前記タンク庫内の前記排出管路の一部に形成された放熱域を含むことを特徴とする請求項２に記載の給湯システム。
4. 前記放熱域は、前記タンク庫の底側に前記排出管路の一部をジグザグ状に引き回して形成されていることを特徴とする請求項３に記載の給湯システム。
5. 前記加熱装置は、前記タンク庫外に配置されたヒートポンプユニットを含むことを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の給湯システム。

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