熱交換器付設型貯湯装置
【課題】簡素な構成でありながらも、熱効率に優れた熱交換器付設型貯湯装置を提供する。
【解決手段】加熱手段１により加熱された湯水を貯留するための貯湯タンク２と、該貯湯タンク２の外表面を覆う断熱材２２と、貯湯タンク２の一側面側に付設された内外二重管式の液−液熱交換部６３ａとを設け、該熱交換部６３ａの内管部には貯湯タンク２の上部から高温水が導入され、外管部には前記高温水との熱交換により加熱される低温水が導入されるように配管し、内管部の上流端に外管部が設けられていない単管部６３ｂを接続し、該単管部６３ｂを貯湯タンク２の出湯部６ａに向けて延設させ、断熱材２２の前面には熱交換部６３ａが嵌合する管嵌合溝２３を形成し、該溝２３に熱交換部６３ａが嵌合することにより、単管部６３ｂの管路長が短くなるようにする。
【解決手段】加熱手段１により加熱された湯水を貯留するための貯湯タンク２と、該貯湯タンク２の外表面を覆う断熱材２２と、貯湯タンク２の一側面側に付設された内外二重管式の液−液熱交換部６３ａとを設け、該熱交換部６３ａの内管部には貯湯タンク２の上部から高温水が導入され、外管部には前記高温水との熱交換により加熱される低温水が導入されるように配管し、内管部の上流端に外管部が設けられていない単管部６３ｂを接続し、該単管部６３ｂを貯湯タンク２の出湯部６ａに向けて延設させ、断熱材２２の前面には熱交換部６３ａが嵌合する管嵌合溝２３を形成し、該溝２３に熱交換部６３ａが嵌合することにより、単管部６３ｂの管路長が短くなるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浴槽内湯水の追焚用液−液熱交換器などの熱交換器が側面に付設された熱交換器付設型貯湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ヒートポンプ給湯装置を構成する貯湯タンクの側面に追焚用熱交換器を付設した貯湯装置が、例えば下記の特許文献１に開示されている。
【０００３】
この特許文献１の貯湯装置（貯湯タンクユニット）は、貯湯タンクの外郭を囲うタンク断熱材に、いわゆるプレート式熱交換器からなる追い焚き用熱交換器を埋設するための取付け用凹部を設けて、該熱交換器を前記凹部内に埋設させることによって、プレート式熱交換器の断熱機能を貯湯タンク用断熱材によって発揮させ、これにより部品点数の削減と装置の小型化を達成しようとするものである。
【０００４】
プレート式熱交換器は、複数の金属板を重合させ、交互に被加熱媒体と加熱媒体との流す流路を形成したものであり、比較的小型でありながら十分な熱交換容量が得られるため、特許文献１にも示されるように、貯湯タンクに比してプレート式熱交換器は小型のものが採用され、それ故に貯湯タンク用断熱材の一部位に埋設用凹部を設けて熱交換器を埋設させるという解決手段を採用し得たものである。
【０００５】
また、上記特許文献１記載の貯湯装置においては、貯湯タンク（１０）の頂部側から湯水管（３１）を介して高温水からなる加熱媒体を熱交換器（１７）に供給し、熱交換した後の比較的低温となった加熱媒体を湯水管（３３）を介して貯湯タンク（１０）の頂部に戻すように配管構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−９４９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、貯湯タンク内の湯水は、その比重によって頂部側に高温の湯水が貯留され、底部側に比較的低温の湯水が貯留されるが、上記従来の貯湯装置のように熱交換後の比較的低温の湯水をタンク頂部に戻すと、タンク内の頂部側の高温水と混合されて該高温水の温度が下がってしまうために好ましくない。したがって、タンクの頂部側から高温水を出湯し、該高温水を加熱媒体として熱交換器に供給した後、熱交換後の加熱媒体をタンクの底部付近からタンク内に戻すことが望ましい。
【０００８】
その一方、プレート式熱交換器は貯湯タンクに比して小型であるために、タンクの高さ方向のいずれかの位置に設置せざるを得ないが、タンクの頂部から底部に至る加熱媒体の配管流路の途中にプレート式熱交換器を配設すると、タンク頂部から熱交換器までの管路長及び熱交換器からタンク底部までの管路長が長くなってしまい、かかる配管における熱の発散により熱効率が低下してしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、簡素な構成でありながらも、熱効率に優れた熱交換器付設型貯湯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、次の技術的手段を講じた。
【００１１】
すなわち、本発明の熱交換器付設型貯湯装置は、加熱手段により加熱された湯水を貯留するための貯湯タンクと、該貯湯タンクの外表面を覆う断熱材と、貯湯タンクの一側面側に付設された内外二重管式の液−液熱交換部とを備え、該熱交換部の内管部と外管部のいずれか一方には貯湯タンクの上部から高温水が導入され、他方には前記高温水との熱交換により加熱される低温水が導入されるように配管されており、前記一方の上流端には他方が設けられていない単管部が接続され、該単管部が貯湯タンクの出湯部に向けて延設されており、前記断熱材の外表面には前記熱交換部が嵌合する管嵌合溝が形成されており、該溝に前記熱交換部が嵌合することにより、前記単管部の管路長が、前記溝が設けられていない前記断熱材の外表面に前記熱交換部を設置した場合に比して短くなされていることを特徴とするものである（請求項１）。
【００１２】
かかる本発明の熱交換器付設型貯湯装置によれば、熱交換器を、内外二重管式の液−液熱交換部によって主構成しているため、この熱交換部を構成する二重管を貯湯タンクの頂部近傍から底部側へ向けて配管することによって、熱交換部の高さ方向の寸法を大きくすることができ、これにより、タンク頂部から熱交換部の上端部への高温水の単管部の管路長及び熱交換部の下端部からタンク下部への中温水の単管部の管路長を短くすることができるため、これら管路における放射熱を低減させて、熱効率の向上が図られる。さらに、貯湯タンク用の断熱材の外表面に形成した管嵌合溝に二重管からなる熱交換部を嵌合させることで、この嵌合部分においては貯湯タンク用断熱材によって熱交換部の断熱性が向上し、より一層の熱効率の向上が図られる。
【００１３】
また、二重管式の熱交換部は、直管を所定位置で曲げ加工することにより形成することが好ましく、さらに、かかる曲げ加工性、加工後の保管性や輸送性を確保するには、熱交換部を平面的に曲げ加工することが好ましい。このように平面的に曲げ加工された熱交換部を断熱材で覆われた貯湯タンクの一側面側に付設すると、熱交換部が貯湯タンクから断熱材の厚み分だけ離反して、特に熱交換部の上端部の貯湯タンクからの離反は、貯湯タンクから熱交換部の上端部に至る高温水の単管部の管路長の増大を招くが、上記本発明によれば、断熱材の外表面に形成した管嵌合溝に熱交換部を嵌合させることによって、前記貯湯タンクの一側面側における前記貯湯タンクと前記熱交換部との相対距離が短くなり、これにより前記単管部の管路長が、前記溝が設けられていない前記断熱材の外表面に前記熱交換部を設置した場合に比して短くなされているので、上述したような平面的に曲げ加工された熱交換部を用いる場合でも、熱交換部に導入される前の最も高温で放熱し易い上記単管部の管路長を可及的に短くして、さらなる熱効率の向上を図ることができる。
【００１４】
なお、上記本発明において、熱交換部は二重の銅管により構成することができ、該熱交換部の外周に断熱材を巻回したものを採用することができる。また、熱交換部は、その管長のすべてが管嵌合溝に嵌合している必要はなく、一部が嵌合していれば良い。好ましくは、熱交換部は、直管部と屈曲部とが交互に連続する構成とすることができ、管嵌合溝は、貯湯タンクの一側面における断熱材の外表面を左右方向に貫通状に形成され、熱交換部の直管部が管嵌合溝に嵌合され、屈曲部は、管嵌合溝の左右外方に位置して該溝に嵌合されていない構成とすることができる。これによれば、熱交換部の形状を前記管嵌合溝によって保持することで、直管部と屈曲部からなる熱交換部の姿勢保持をすることができるとともに、熱交換部の設置作業性も良好なものとなる。
【００１５】
上記本発明の熱交換器付設型貯湯装置において、前記熱交換部は、実質的に一平面内で蛇行状に屈曲成形されており、前記単管部は、前記一平面と交差する方向に向けて延設されている構成とすることができる（請求項２）。これによれば、二次元の曲げ加工で済むことから熱交換部の曲げ加工の作業性が良く、また、全体として平坦となるために保管性や輸送性が良好なものとなる。その一方、単管部は、前記一平面と交差する方向に向けて延設されることで、貯湯タンクに向けて単管部を延ばすことができる。なお、本発明において、単管部は、熱交換部の前記一方の上端部（上流端）に溶接乃至ろう付け等によって一体的に形成されていてもよく、熱交換部の前記一方を構成する管部材自体を他方から突出させて、この突出部の曲げ加工によって構成してもよく、或いは、貯湯タンク側に単管部を一体に取付けておくこともできる。
【００１６】
好ましくは、前記単管部は熱交換部と一体的に設けられ、該単管部の上流端が、貯湯タンクに設けられた出湯部に直接接続されている構成とするのが良い（請求項３）。これによれば、加熱媒体となる貯湯タンクからの高温水を熱交換部に導入するための単管部を熱交換部に一体に設けておくことで、部品点数の削減、組付け工数の削減、組み立て作業性の向上を図ることができる。
【００１７】
また、前記熱交換部の一方における前記高温水の循環を行う循環ポンプが前記貯湯タンクの一側面側の下部近傍に設けられ、前記熱交換部の一方の下流端には、循環ポンプに直接接続される接続管部が一体的に設けられた構成とすることができる（請求項４）。これによれば、部品点数の削減を図り、循環ポンプと熱交換部との組付けを容易かつ迅速に行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明の請求項１に係る熱交換器付設型貯湯装置によれば、熱交換器を、内外二重管式の液−液熱交換部によって主構成しているため、この熱交換部を構成する二重管を貯湯タンクの頂部近傍から底部側へ向けて配管することによって、熱交換部の高さ方向の寸法を大きくすることができ、これにより、タンク頂部から熱交換部の上端部への高温水の単管部の管路長及び熱交換部の下端部からタンク下部への中温水の単管部の管路長を短くすることができるため、これら管路における放射熱を低減させて、熱効率の向上が図られる。さらに、貯湯タンク用の断熱材の外表面に形成した管嵌合溝に二重管からなる熱交換部を嵌合させることで、この嵌合部分においては貯湯タンク用断熱材によって熱交換部の断熱性が向上し、より一層の熱効率の向上が図られる。
【００１９】
また、本発明の請求項２に係る熱交換器付設型貯湯装置によれば、二次元の曲げ加工で済むことから熱交換部の曲げ加工の作業性が良く、また、全体として平坦となるために保管性や輸送性が良好なものとなる。その一方、単管部は、前記一平面と交差する方向に向けて延設されることで、貯湯タンクに向けて単管部を延ばすことができる。
【００２０】
また、本発明の請求項３に係る熱交換器付設型貯湯装置によれば、加熱媒体となる貯湯タンクからの高温水を熱交換部に導入するための単管部を熱交換部に一体に設けておくことで、部品点数の削減、組付け工数の削減、組み立て作業性の向上を図ることができる。
【００２１】
また、本発明の請求項４に係る熱交換器付設型貯湯装置によれば、部品点数の削減を図り、循環ポンプと熱交換部との組付けを容易かつ迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱交換器付設型貯湯装置の全体斜視図である。
【図２】同貯湯装置の熱交換器の配管構成を示す正面図である。
【図３】同貯湯装置を具備する給湯システムの概略全体構成図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る熱交換器付設型貯湯装置の熱交換器の配管構成を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１及び図２は本発明の一実施形態に係る熱交換器付設型貯湯装置を示し、図３は、この貯湯装置を具備する貯湯式給湯システムの一例を示している。
【００２５】
まず給湯システムの全体構成について説明すると、ヒートポンプやガスエンジンなどにより構成される外部熱源１（加熱手段）と、貯湯装置とから主構成され、該貯湯装置は、該外部熱源１によって加熱された湯を貯湯する貯湯タンク２と、貯湯タンク２内の湯水を底部から取り出して頂部に戻す間に外部熱源１によって加熱するための蓄熱循環回路３と、外部から水道水等を給水する給水回路４と、貯湯タンク２から供給される湯を用いて給湯栓（図示せず）に給湯する給湯回路５と、貯湯タンク２から供給される湯を追い焚き熱源とする風呂追い焚き回路６と、給湯回路５から分岐して浴槽に給湯するための風呂落とし込み給湯回路７と、貯湯式給湯システムの作動制御を行うマイコン等からなるコントローラ（図示せず）とを備えている。
【００２６】
外部熱源１としては、種々のものを採用することができる。例えば、冷凍サイクルを利用したヒートポンプ装置、燃料電池の排熱回収熱交換器、あるいは、太陽熱の集熱パネル等を貯湯タンク内の貯留湯水を加熱するための外部熱源１として採用することができる。
【００２７】
貯湯タンク２は密閉式に構成され、その側部には少なくとも頂部位置を含む高さ方向の複数箇所に配設された複数の温度センサ２１からなる残湯水量センサが設けられ、各高さ位置における貯湯の湯温を検出できるように構成されており、これにより、貯湯タンク２内の上部側に貯湯される高温湯の湯量を検出できるようになっている。
【００２８】
蓄熱循環回路３は、この貯湯タンク２の底部から貯湯タンク２内部の比較的低温の湯水を取り出し、外部熱源１を通過して貯湯タンク２の頂部に戻すように配設されている。貯湯タンク２の底部と外部熱源１との間の蓄熱循環回路３には循環ポンプ３１が介装されている。なお、外部熱源１の作動開始直後は外部熱源１から比較的低温の湯が供給されるが、かかる低温湯を貯湯タンク２の頂部に供給すると貯湯タンク２の上部側の高温湯が温度低下してしまうため、外部熱源１からの湯温が所定温度以上となるまでは循環回路３の下流側に三方切換弁３２を介して接続したバイパス路３３を通って貯湯タンク２の底部に外部熱源１からの湯を供給するように構成している。
【００２９】
給水回路４は、その上流端が外部の水道管等に接続され、主給水路４１と混水用給水路４２とに分岐されている。主給水路４１は、下流端が貯湯タンク２の底部に接続されており、貯湯タンク２内の湯が頂部から出湯されるに伴って貯湯タンク２の底部に対し水道水が給水されるように構成されている。混水用給水路４２は、給湯回路５の後述の給湯混合弁５２に対し給水可能に接続されている。なお、主給水路４１と混水用給水路４２との分岐部よりも上流側で給水回路４には減圧弁４３、逆止弁４４及び給水回路４により給水される水の温度を検出する給水温度センサ４５が設けられている。
【００３０】
給湯回路５は、上流端が貯湯タンク２の頂部に接続されて下流端側が給湯栓まで延びるように接続された給湯路５１と、この給湯路５１の中途部に設けられた給湯混合弁５２と、給湯混合弁５２の下流側位置に配設された給湯水量センサ５３、給湯温度センサ５４及び給湯水量調整弁５５と、給湯混合弁５２の上流側位置に配設されて貯湯タンク２から出湯された直後の湯温を検出する出湯温度センサ５８とを備えている。給湯混合弁５２は、給湯路５１の上流側から供給される湯と、混水用給水路４２から供給される給水とを制御された混合比率で混合（混水）させることにより、ユーザーによってリモコン等で設定された給湯設定温度に温調した上で、給湯栓に給湯するものである。上記の給湯温度センサ５４は、温調後に最終的に給湯される湯の温度を検出してコントローラに出力するようになっており、この給湯温度センサ５４からの出力に基づいて給湯混合弁５２がコントローラによりフィードバック制御されるようになっている。
【００３１】
また、混水用給水路４２と、給湯混合弁５２の下流側の給湯路５１とを接続するバイパス流路５６と、該バイパス流路５６を開閉する電磁開閉弁からなる高温回避弁５７とが設けられており、該高温回避弁５７が開かれることによって給湯混合弁５２からの給湯に十分な量の水を供給混合することができるようになっている。該高温回避弁５７もコントローラによって制御されるようになっており、該コントローラが高温回避弁制御手段として機能する。なお、高温回避弁５７は、通電により閉成制御され、非通電時に開成制御されるように構成されており、これにより停電時に自動的に開成されることで、停電時に高温の湯が給湯栓に給湯されることを防止している。
【００３２】
風呂追い焚き回路６は、追い焚きポンプ６１を作動させることにより浴槽（図示せず）内の湯水を追い焚き循環路６２を通して熱交換器６３との間で循環させ、この熱交換器６３での液−液熱交換により追い焚き加熱するようになっている。熱交換器６３の熱源側には、給湯混合弁５２の上流側で給湯路５１から分岐した熱源供給路６４を通して貯湯タンク２の頂部から出湯される高温湯が風呂追い焚き加熱用媒体として追い焚き熱源用循環ポンプ６６によって供給され、液−液熱交換により温度低下した湯が逆止弁６５を経て貯湯タンク２の底部に循環供給するようになっている。なお、追い焚き循環路６２には、水位センサ６２ａ、水流スイッチ６２ｂ、風呂戻り温度センサ６２ｃ及び追い焚き温度センサ６２ｄが設けられている。
【００３３】
風呂落とし込み給湯回路７は、上記した給湯混合弁５２の下流側の給湯路５１と追い焚き循環路６２とを接続して給湯混合弁５２からの給湯を追い焚き循環路６２に注湯する落とし込み給湯路７１と、水量センサ７２と、注湯電磁弁７３と、落とし込み温度センサ７４と、水量調整弁７５とを備えている。
【００３４】
以上の各回路３〜７の運転作動は、リモコンからの入力設定信号や操作信号の出力や、種々の温度センサや水量センサ等からの検出信号の出力を受けて、コントローラにより作動制御されるようになっている。
【００３５】
図１及び図２に示す実施形態に係る貯湯装置１では、貯湯タンク２はその底部を除く外表面全面が断熱材２２で覆われている。この断熱材２２全体の外周の平面視形状は、略円形乃至多角形状とされており、好ましくは８角形状とすることができる。断熱材２２としては、適宜の発砲プラスチックなどを採用できる。また、貯湯タンク２の全面を覆うためにどのように構成されていても良いが、例えば、半円筒状に分割構成された前後の断熱材２２ａ，２２ｂで貯湯タンク３を前後から挟み込むように覆うとともに、キャップ状に形成された頂部断熱材２２ｃを貯湯タンク３の頂部に嵌め込み覆うことができる。この頂部断熱材２２ｃの中央部には配管用の空洞部を設けておくことが好ましく、配管接続後に空洞部に蓋断熱材２２ｄを嵌め込むことで空洞部を埋めることができる。
【００３６】
この貯湯タンク２の頂部には、蓄熱循環回路３の下流側端部が接続されているとともに、給湯回路５及び風呂追い焚き回路６への出湯口５ａ，６ａ（出湯部）が設けられており、該出湯口５ａ，６ａはその先端部を除き上記断熱材２２ｃ，２２ｄによって覆われている。
【００３７】
本実施形態では、上記追い焚き用熱交換器６３は、貯湯タンク２の前面側（一側面側）に付設された内外二重管式の液−液熱交換部６３ａによって主構成されている。該熱交換部６３ａは、貯湯タンク２の頂部から出湯される高温水が導入される内管部と、浴槽内の湯水（低温水）が追い焚き循環路６２を介して導入される外管部とを備え、内管部内を流通する高温水を加熱媒体として、内管部と外管部との間の通路を流通する低温水を液−液熱交換加熱するものである。
【００３８】
より詳細には、熱交換部６３ａは、その上端部が上記出湯口６ａと同じ高さ位置にあり、該上端部を始点として実質的に鉛直平面内で左右に蛇行するように屈曲成形されている。加工性、量産性を確保するために、二重管からなる直管を所定位置で屈曲加工することによって、左右に延びる直管部と屈曲部とを交互に備えて一平面内で左右に蛇行状に屈曲成形された構成とするのが好ましい。また、この蛇行状の熱交換部６３ａの最大左右幅は、断熱材２２の左右幅よりも小さくなされている。また、熱交換部６３ａの上下幅は、貯湯タンク２の上下幅の５０％以上と比較的大きなものとなされている。
【００３９】
上記熱交換部６３ａの内管部の上端部（上流端）には、単管部６３ｂが一体的に設けられており、この頂部側の単管部６３ｂの外周には上記外管部が設けられておらず、単管部６３ｂは熱交換部６３ａの上端部から貯湯タンク２の上記出湯口６ａに向けて後方に延設されて該出湯口６ａに直接接続されている。なお、図示例では、クイックファスナー等の適宜の取付け具によって取付け固定されている。
【００４０】
また、熱交換部６３ａの内管部の下端部（下流端）にも単管部６３ｃが一体的に設けられており、この底部側の単管部６３ｃの外周にも上記外管部は設けられておらず、単管部６３ｃは熱交換部６３ａの下端部から左右に屈曲しつつ下方に延設されている。この単管部６３ｃの下流端は、接続配管６３ｄを介して追い焚き熱源用循環ポンプ６６に接続されており、接続配管６３ｄは、単管部６３ｃ及び循環ポンプ６６のそれぞれにクイックファスナー等の適宜の取付け具によって取付け固定されている。
【００４１】
熱交換部６３ａの外管部の下端部（上流端）には、浴槽内の湯水を熱交換器６３へ供給するための追い焚き循環路６２の上流側配管が接続されている。また、熱交換部６３ａの外管部の上端部（下流端）には、タンク２内の高温水によって加熱された浴槽水を浴槽へ供給するための追い焚き循環路６２の下流側配管が接続されている。これら熱交換部６３ａの上下端部における内管部と外管部との分岐部の構造はどのようなものであってもよいが、好ましくは、水平方向に延びる内管部に対して外管部が下方に分岐する構造とするのが良い。
【００４２】
断熱材２２が全体として平面視略八角形状としていることから、熱交換器６３が配設される断熱材２２の前面は、その中央部が平坦面に形成されることとなるとともに、該平坦面の左右コーナー部に、平坦面の左右端から左右外方に至るに従って後方へ後退する傾斜面乃至円弧面が形成されるようになり、この平坦面の左右コーナー部に空いた空間を、配管や弁などの配設空間として利用できるようになっている。
【００４３】
また、断熱材２２の前面の平坦面には、上記熱交換部６３ａの直管部が嵌合する管嵌合溝２３が形成されている。この管嵌合溝２３は、断熱材２２の前面の平坦面を左右方向に貫通しており、熱交換部６３ａの屈曲部は、上記平坦面の左右コーナー部に位置されている。なお、管嵌合溝２３は、熱交換部６３ａを構成する二重管を完全に埋設するものでなくてもよく、該二重管の片面のみが嵌合するものであってもよい。また、管嵌合溝２３は、前面側断熱材２２ａを左右に横切る熱交換部６３ａの直管部に対応して上下方向に複数設けられており、各溝２３は直管部の上下方向の傾斜に合わせて僅かに上下方向に傾斜されている。
【００４４】
本実施形態の貯湯タンク２には、上記給湯システムの全体構成で示した各種回路を構成する管路や弁ユニットなども取付けられているが、本発明は、追い焚き用熱交換器６３以外の配管構成によって限定解釈されるものではなく、適宜の配管構成とすることができるものであるから、他の配管構成のうち図１及び図２に表れる部品については図３で示した符号を参照して詳細説明を省略する。
【００４５】
以上説明した本実施形態に係る熱交換器付設型貯湯装置によれば、熱交換部６３ａを構成する二重管を貯湯タンク２の頂部近傍から底部側へ向けて配管することによって、熱交換部の高さ方向の寸法を大きくすることができ、これにより、タンク２頂部から熱交換部６３ａの上端部への高温水の単管部６３ｂの管路長及び熱交換部６３ａの下端部からタンク下部への中温水の単管部６３ｃの管路長を短くすることができ、これら管路における放射熱を低減させて、熱効率の向上を図ることができる。さらに、貯湯タンク２用の断熱材２２の前面に形成した管嵌合溝２３に二重管からなる熱交換部６３ａを嵌合させることで、この嵌合部分においては貯湯タンク用断熱材２２によって熱交換部６３ａの断熱性が向上し、より一層の熱効率の向上が図られる。また、平面的に曲げ加工された熱交換部６３ａを用いる場合でも、該熱交換部６３ａを管嵌合溝２３に嵌合させることによって熱交換部６３ａと貯湯タンク２との相対距離を可及的に短くし、これにより熱交換部に導入される前の最も高温で放熱し易い上記単管部６３ｂの管路長を可及的に短くして、さらなる熱効率の向上を図ることができる。
【００４６】
また、貯湯タンク２の出湯口６ａに直接接続される上端側の単管部６３ｂを熱交換部６３ａと一体的なパーツとしているため、該熱交換器６３を貯湯タンクに組み付けるにあたり、頂部出湯口６ａとの間の別部材からなる接続配管は不要となり、これにより部品点数の削減、コスト低減、組付け作業性の向上を図ることができる。
【００４７】
図４は本発明の他の実施形態を示しており、上記実施形態と異なるところは、熱交換部６３ａの内管部の下流端に、循環ポンプ６６に直接接続される下端側の単管部６３ｃ（接続管部）が一体的に設けられている点であり、その他の構成については同様であるので同符号を付して詳細説明を省略する。かかる他の実施形態によれば、循環ポンプ６６に直接接続される下端側の単管部６３ｃを熱交換部６３ａと一体的なパーツとしているため、該熱交換器６３を貯湯タンクに組み付けるにあたり、循環ポンプ６６との間の別部材からなる接続配管は不要となり、これにより部品点数の削減、コスト低減、組付け作業性の向上を図ることができる。
【００４８】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更することができる。例えば、熱交換部は、その外管部に高温水が導入され、内管部に低温水が導入されるように構成されていてもよい。また、上端側の単管部６３ｂは、貯湯タンクの出湯口６ａに一体的に設けられていてもよく、また、下端側の単管部６３ｃは、循環ポンプ６６に一体的に設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ 加熱手段
２ 貯湯タンク
２２ 断熱材
２３ 管嵌合溝
６３ 熱交換器
６３ａ 二重管からなる熱交換部
６３ｂ 上端側の単管部
６３ｃ 下端側の単管部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浴槽内湯水の追焚用液−液熱交換器などの熱交換器が側面に付設された熱交換器付設型貯湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ヒートポンプ給湯装置を構成する貯湯タンクの側面に追焚用熱交換器を付設した貯湯装置が、例えば下記の特許文献１に開示されている。
【０００３】
この特許文献１の貯湯装置（貯湯タンクユニット）は、貯湯タンクの外郭を囲うタンク断熱材に、いわゆるプレート式熱交換器からなる追い焚き用熱交換器を埋設するための取付け用凹部を設けて、該熱交換器を前記凹部内に埋設させることによって、プレート式熱交換器の断熱機能を貯湯タンク用断熱材によって発揮させ、これにより部品点数の削減と装置の小型化を達成しようとするものである。
【０００４】
プレート式熱交換器は、複数の金属板を重合させ、交互に被加熱媒体と加熱媒体との流す流路を形成したものであり、比較的小型でありながら十分な熱交換容量が得られるため、特許文献１にも示されるように、貯湯タンクに比してプレート式熱交換器は小型のものが採用され、それ故に貯湯タンク用断熱材の一部位に埋設用凹部を設けて熱交換器を埋設させるという解決手段を採用し得たものである。
【０００５】
また、上記特許文献１記載の貯湯装置においては、貯湯タンク（１０）の頂部側から湯水管（３１）を介して高温水からなる加熱媒体を熱交換器（１７）に供給し、熱交換した後の比較的低温となった加熱媒体を湯水管（３３）を介して貯湯タンク（１０）の頂部に戻すように配管構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−９４９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、貯湯タンク内の湯水は、その比重によって頂部側に高温の湯水が貯留され、底部側に比較的低温の湯水が貯留されるが、上記従来の貯湯装置のように熱交換後の比較的低温の湯水をタンク頂部に戻すと、タンク内の頂部側の高温水と混合されて該高温水の温度が下がってしまうために好ましくない。したがって、タンクの頂部側から高温水を出湯し、該高温水を加熱媒体として熱交換器に供給した後、熱交換後の加熱媒体をタンクの底部付近からタンク内に戻すことが望ましい。
【０００８】
その一方、プレート式熱交換器は貯湯タンクに比して小型であるために、タンクの高さ方向のいずれかの位置に設置せざるを得ないが、タンクの頂部から底部に至る加熱媒体の配管流路の途中にプレート式熱交換器を配設すると、タンク頂部から熱交換器までの管路長及び熱交換器からタンク底部までの管路長が長くなってしまい、かかる配管における熱の発散により熱効率が低下してしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、簡素な構成でありながらも、熱効率に優れた熱交換器付設型貯湯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、次の技術的手段を講じた。
【００１１】
すなわち、本発明の熱交換器付設型貯湯装置は、加熱手段により加熱された湯水を貯留するための貯湯タンクと、該貯湯タンクの外表面を覆う断熱材と、貯湯タンクの一側面側に付設された内外二重管式の液−液熱交換部とを備え、該熱交換部の内管部と外管部のいずれか一方には貯湯タンクの上部から高温水が導入され、他方には前記高温水との熱交換により加熱される低温水が導入されるように配管されており、前記一方の上流端には他方が設けられていない単管部が接続され、該単管部が貯湯タンクの出湯部に向けて延設されており、前記断熱材の外表面には前記熱交換部が嵌合する管嵌合溝が形成されており、該溝に前記熱交換部が嵌合することにより、前記単管部の管路長が、前記溝が設けられていない前記断熱材の外表面に前記熱交換部を設置した場合に比して短くなされていることを特徴とするものである（請求項１）。
【００１２】
かかる本発明の熱交換器付設型貯湯装置によれば、熱交換器を、内外二重管式の液−液熱交換部によって主構成しているため、この熱交換部を構成する二重管を貯湯タンクの頂部近傍から底部側へ向けて配管することによって、熱交換部の高さ方向の寸法を大きくすることができ、これにより、タンク頂部から熱交換部の上端部への高温水の単管部の管路長及び熱交換部の下端部からタンク下部への中温水の単管部の管路長を短くすることができるため、これら管路における放射熱を低減させて、熱効率の向上が図られる。さらに、貯湯タンク用の断熱材の外表面に形成した管嵌合溝に二重管からなる熱交換部を嵌合させることで、この嵌合部分においては貯湯タンク用断熱材によって熱交換部の断熱性が向上し、より一層の熱効率の向上が図られる。
【００１３】
また、二重管式の熱交換部は、直管を所定位置で曲げ加工することにより形成することが好ましく、さらに、かかる曲げ加工性、加工後の保管性や輸送性を確保するには、熱交換部を平面的に曲げ加工することが好ましい。このように平面的に曲げ加工された熱交換部を断熱材で覆われた貯湯タンクの一側面側に付設すると、熱交換部が貯湯タンクから断熱材の厚み分だけ離反して、特に熱交換部の上端部の貯湯タンクからの離反は、貯湯タンクから熱交換部の上端部に至る高温水の単管部の管路長の増大を招くが、上記本発明によれば、断熱材の外表面に形成した管嵌合溝に熱交換部を嵌合させることによって、前記貯湯タンクの一側面側における前記貯湯タンクと前記熱交換部との相対距離が短くなり、これにより前記単管部の管路長が、前記溝が設けられていない前記断熱材の外表面に前記熱交換部を設置した場合に比して短くなされているので、上述したような平面的に曲げ加工された熱交換部を用いる場合でも、熱交換部に導入される前の最も高温で放熱し易い上記単管部の管路長を可及的に短くして、さらなる熱効率の向上を図ることができる。
【００１４】
なお、上記本発明において、熱交換部は二重の銅管により構成することができ、該熱交換部の外周に断熱材を巻回したものを採用することができる。また、熱交換部は、その管長のすべてが管嵌合溝に嵌合している必要はなく、一部が嵌合していれば良い。好ましくは、熱交換部は、直管部と屈曲部とが交互に連続する構成とすることができ、管嵌合溝は、貯湯タンクの一側面における断熱材の外表面を左右方向に貫通状に形成され、熱交換部の直管部が管嵌合溝に嵌合され、屈曲部は、管嵌合溝の左右外方に位置して該溝に嵌合されていない構成とすることができる。これによれば、熱交換部の形状を前記管嵌合溝によって保持することで、直管部と屈曲部からなる熱交換部の姿勢保持をすることができるとともに、熱交換部の設置作業性も良好なものとなる。
【００１５】
上記本発明の熱交換器付設型貯湯装置において、前記熱交換部は、実質的に一平面内で蛇行状に屈曲成形されており、前記単管部は、前記一平面と交差する方向に向けて延設されている構成とすることができる（請求項２）。これによれば、二次元の曲げ加工で済むことから熱交換部の曲げ加工の作業性が良く、また、全体として平坦となるために保管性や輸送性が良好なものとなる。その一方、単管部は、前記一平面と交差する方向に向けて延設されることで、貯湯タンクに向けて単管部を延ばすことができる。なお、本発明において、単管部は、熱交換部の前記一方の上端部（上流端）に溶接乃至ろう付け等によって一体的に形成されていてもよく、熱交換部の前記一方を構成する管部材自体を他方から突出させて、この突出部の曲げ加工によって構成してもよく、或いは、貯湯タンク側に単管部を一体に取付けておくこともできる。
【００１６】
好ましくは、前記単管部は熱交換部と一体的に設けられ、該単管部の上流端が、貯湯タンクに設けられた出湯部に直接接続されている構成とするのが良い（請求項３）。これによれば、加熱媒体となる貯湯タンクからの高温水を熱交換部に導入するための単管部を熱交換部に一体に設けておくことで、部品点数の削減、組付け工数の削減、組み立て作業性の向上を図ることができる。
【００１７】
また、前記熱交換部の一方における前記高温水の循環を行う循環ポンプが前記貯湯タンクの一側面側の下部近傍に設けられ、前記熱交換部の一方の下流端には、循環ポンプに直接接続される接続管部が一体的に設けられた構成とすることができる（請求項４）。これによれば、部品点数の削減を図り、循環ポンプと熱交換部との組付けを容易かつ迅速に行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明の請求項１に係る熱交換器付設型貯湯装置によれば、熱交換器を、内外二重管式の液−液熱交換部によって主構成しているため、この熱交換部を構成する二重管を貯湯タンクの頂部近傍から底部側へ向けて配管することによって、熱交換部の高さ方向の寸法を大きくすることができ、これにより、タンク頂部から熱交換部の上端部への高温水の単管部の管路長及び熱交換部の下端部からタンク下部への中温水の単管部の管路長を短くすることができるため、これら管路における放射熱を低減させて、熱効率の向上が図られる。さらに、貯湯タンク用の断熱材の外表面に形成した管嵌合溝に二重管からなる熱交換部を嵌合させることで、この嵌合部分においては貯湯タンク用断熱材によって熱交換部の断熱性が向上し、より一層の熱効率の向上が図られる。
【００１９】
また、本発明の請求項２に係る熱交換器付設型貯湯装置によれば、二次元の曲げ加工で済むことから熱交換部の曲げ加工の作業性が良く、また、全体として平坦となるために保管性や輸送性が良好なものとなる。その一方、単管部は、前記一平面と交差する方向に向けて延設されることで、貯湯タンクに向けて単管部を延ばすことができる。
【００２０】
また、本発明の請求項３に係る熱交換器付設型貯湯装置によれば、加熱媒体となる貯湯タンクからの高温水を熱交換部に導入するための単管部を熱交換部に一体に設けておくことで、部品点数の削減、組付け工数の削減、組み立て作業性の向上を図ることができる。
【００２１】
また、本発明の請求項４に係る熱交換器付設型貯湯装置によれば、部品点数の削減を図り、循環ポンプと熱交換部との組付けを容易かつ迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱交換器付設型貯湯装置の全体斜視図である。
【図２】同貯湯装置の熱交換器の配管構成を示す正面図である。
【図３】同貯湯装置を具備する給湯システムの概略全体構成図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る熱交換器付設型貯湯装置の熱交換器の配管構成を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１及び図２は本発明の一実施形態に係る熱交換器付設型貯湯装置を示し、図３は、この貯湯装置を具備する貯湯式給湯システムの一例を示している。
【００２５】
まず給湯システムの全体構成について説明すると、ヒートポンプやガスエンジンなどにより構成される外部熱源１（加熱手段）と、貯湯装置とから主構成され、該貯湯装置は、該外部熱源１によって加熱された湯を貯湯する貯湯タンク２と、貯湯タンク２内の湯水を底部から取り出して頂部に戻す間に外部熱源１によって加熱するための蓄熱循環回路３と、外部から水道水等を給水する給水回路４と、貯湯タンク２から供給される湯を用いて給湯栓（図示せず）に給湯する給湯回路５と、貯湯タンク２から供給される湯を追い焚き熱源とする風呂追い焚き回路６と、給湯回路５から分岐して浴槽に給湯するための風呂落とし込み給湯回路７と、貯湯式給湯システムの作動制御を行うマイコン等からなるコントローラ（図示せず）とを備えている。
【００２６】
外部熱源１としては、種々のものを採用することができる。例えば、冷凍サイクルを利用したヒートポンプ装置、燃料電池の排熱回収熱交換器、あるいは、太陽熱の集熱パネル等を貯湯タンク内の貯留湯水を加熱するための外部熱源１として採用することができる。
【００２７】
貯湯タンク２は密閉式に構成され、その側部には少なくとも頂部位置を含む高さ方向の複数箇所に配設された複数の温度センサ２１からなる残湯水量センサが設けられ、各高さ位置における貯湯の湯温を検出できるように構成されており、これにより、貯湯タンク２内の上部側に貯湯される高温湯の湯量を検出できるようになっている。
【００２８】
蓄熱循環回路３は、この貯湯タンク２の底部から貯湯タンク２内部の比較的低温の湯水を取り出し、外部熱源１を通過して貯湯タンク２の頂部に戻すように配設されている。貯湯タンク２の底部と外部熱源１との間の蓄熱循環回路３には循環ポンプ３１が介装されている。なお、外部熱源１の作動開始直後は外部熱源１から比較的低温の湯が供給されるが、かかる低温湯を貯湯タンク２の頂部に供給すると貯湯タンク２の上部側の高温湯が温度低下してしまうため、外部熱源１からの湯温が所定温度以上となるまでは循環回路３の下流側に三方切換弁３２を介して接続したバイパス路３３を通って貯湯タンク２の底部に外部熱源１からの湯を供給するように構成している。
【００２９】
給水回路４は、その上流端が外部の水道管等に接続され、主給水路４１と混水用給水路４２とに分岐されている。主給水路４１は、下流端が貯湯タンク２の底部に接続されており、貯湯タンク２内の湯が頂部から出湯されるに伴って貯湯タンク２の底部に対し水道水が給水されるように構成されている。混水用給水路４２は、給湯回路５の後述の給湯混合弁５２に対し給水可能に接続されている。なお、主給水路４１と混水用給水路４２との分岐部よりも上流側で給水回路４には減圧弁４３、逆止弁４４及び給水回路４により給水される水の温度を検出する給水温度センサ４５が設けられている。
【００３０】
給湯回路５は、上流端が貯湯タンク２の頂部に接続されて下流端側が給湯栓まで延びるように接続された給湯路５１と、この給湯路５１の中途部に設けられた給湯混合弁５２と、給湯混合弁５２の下流側位置に配設された給湯水量センサ５３、給湯温度センサ５４及び給湯水量調整弁５５と、給湯混合弁５２の上流側位置に配設されて貯湯タンク２から出湯された直後の湯温を検出する出湯温度センサ５８とを備えている。給湯混合弁５２は、給湯路５１の上流側から供給される湯と、混水用給水路４２から供給される給水とを制御された混合比率で混合（混水）させることにより、ユーザーによってリモコン等で設定された給湯設定温度に温調した上で、給湯栓に給湯するものである。上記の給湯温度センサ５４は、温調後に最終的に給湯される湯の温度を検出してコントローラに出力するようになっており、この給湯温度センサ５４からの出力に基づいて給湯混合弁５２がコントローラによりフィードバック制御されるようになっている。
【００３１】
また、混水用給水路４２と、給湯混合弁５２の下流側の給湯路５１とを接続するバイパス流路５６と、該バイパス流路５６を開閉する電磁開閉弁からなる高温回避弁５７とが設けられており、該高温回避弁５７が開かれることによって給湯混合弁５２からの給湯に十分な量の水を供給混合することができるようになっている。該高温回避弁５７もコントローラによって制御されるようになっており、該コントローラが高温回避弁制御手段として機能する。なお、高温回避弁５７は、通電により閉成制御され、非通電時に開成制御されるように構成されており、これにより停電時に自動的に開成されることで、停電時に高温の湯が給湯栓に給湯されることを防止している。
【００３２】
風呂追い焚き回路６は、追い焚きポンプ６１を作動させることにより浴槽（図示せず）内の湯水を追い焚き循環路６２を通して熱交換器６３との間で循環させ、この熱交換器６３での液−液熱交換により追い焚き加熱するようになっている。熱交換器６３の熱源側には、給湯混合弁５２の上流側で給湯路５１から分岐した熱源供給路６４を通して貯湯タンク２の頂部から出湯される高温湯が風呂追い焚き加熱用媒体として追い焚き熱源用循環ポンプ６６によって供給され、液−液熱交換により温度低下した湯が逆止弁６５を経て貯湯タンク２の底部に循環供給するようになっている。なお、追い焚き循環路６２には、水位センサ６２ａ、水流スイッチ６２ｂ、風呂戻り温度センサ６２ｃ及び追い焚き温度センサ６２ｄが設けられている。
【００３３】
風呂落とし込み給湯回路７は、上記した給湯混合弁５２の下流側の給湯路５１と追い焚き循環路６２とを接続して給湯混合弁５２からの給湯を追い焚き循環路６２に注湯する落とし込み給湯路７１と、水量センサ７２と、注湯電磁弁７３と、落とし込み温度センサ７４と、水量調整弁７５とを備えている。
【００３４】
以上の各回路３〜７の運転作動は、リモコンからの入力設定信号や操作信号の出力や、種々の温度センサや水量センサ等からの検出信号の出力を受けて、コントローラにより作動制御されるようになっている。
【００３５】
図１及び図２に示す実施形態に係る貯湯装置１では、貯湯タンク２はその底部を除く外表面全面が断熱材２２で覆われている。この断熱材２２全体の外周の平面視形状は、略円形乃至多角形状とされており、好ましくは８角形状とすることができる。断熱材２２としては、適宜の発砲プラスチックなどを採用できる。また、貯湯タンク２の全面を覆うためにどのように構成されていても良いが、例えば、半円筒状に分割構成された前後の断熱材２２ａ，２２ｂで貯湯タンク３を前後から挟み込むように覆うとともに、キャップ状に形成された頂部断熱材２２ｃを貯湯タンク３の頂部に嵌め込み覆うことができる。この頂部断熱材２２ｃの中央部には配管用の空洞部を設けておくことが好ましく、配管接続後に空洞部に蓋断熱材２２ｄを嵌め込むことで空洞部を埋めることができる。
【００３６】
この貯湯タンク２の頂部には、蓄熱循環回路３の下流側端部が接続されているとともに、給湯回路５及び風呂追い焚き回路６への出湯口５ａ，６ａ（出湯部）が設けられており、該出湯口５ａ，６ａはその先端部を除き上記断熱材２２ｃ，２２ｄによって覆われている。
【００３７】
本実施形態では、上記追い焚き用熱交換器６３は、貯湯タンク２の前面側（一側面側）に付設された内外二重管式の液−液熱交換部６３ａによって主構成されている。該熱交換部６３ａは、貯湯タンク２の頂部から出湯される高温水が導入される内管部と、浴槽内の湯水（低温水）が追い焚き循環路６２を介して導入される外管部とを備え、内管部内を流通する高温水を加熱媒体として、内管部と外管部との間の通路を流通する低温水を液−液熱交換加熱するものである。
【００３８】
より詳細には、熱交換部６３ａは、その上端部が上記出湯口６ａと同じ高さ位置にあり、該上端部を始点として実質的に鉛直平面内で左右に蛇行するように屈曲成形されている。加工性、量産性を確保するために、二重管からなる直管を所定位置で屈曲加工することによって、左右に延びる直管部と屈曲部とを交互に備えて一平面内で左右に蛇行状に屈曲成形された構成とするのが好ましい。また、この蛇行状の熱交換部６３ａの最大左右幅は、断熱材２２の左右幅よりも小さくなされている。また、熱交換部６３ａの上下幅は、貯湯タンク２の上下幅の５０％以上と比較的大きなものとなされている。
【００３９】
上記熱交換部６３ａの内管部の上端部（上流端）には、単管部６３ｂが一体的に設けられており、この頂部側の単管部６３ｂの外周には上記外管部が設けられておらず、単管部６３ｂは熱交換部６３ａの上端部から貯湯タンク２の上記出湯口６ａに向けて後方に延設されて該出湯口６ａに直接接続されている。なお、図示例では、クイックファスナー等の適宜の取付け具によって取付け固定されている。
【００４０】
また、熱交換部６３ａの内管部の下端部（下流端）にも単管部６３ｃが一体的に設けられており、この底部側の単管部６３ｃの外周にも上記外管部は設けられておらず、単管部６３ｃは熱交換部６３ａの下端部から左右に屈曲しつつ下方に延設されている。この単管部６３ｃの下流端は、接続配管６３ｄを介して追い焚き熱源用循環ポンプ６６に接続されており、接続配管６３ｄは、単管部６３ｃ及び循環ポンプ６６のそれぞれにクイックファスナー等の適宜の取付け具によって取付け固定されている。
【００４１】
熱交換部６３ａの外管部の下端部（上流端）には、浴槽内の湯水を熱交換器６３へ供給するための追い焚き循環路６２の上流側配管が接続されている。また、熱交換部６３ａの外管部の上端部（下流端）には、タンク２内の高温水によって加熱された浴槽水を浴槽へ供給するための追い焚き循環路６２の下流側配管が接続されている。これら熱交換部６３ａの上下端部における内管部と外管部との分岐部の構造はどのようなものであってもよいが、好ましくは、水平方向に延びる内管部に対して外管部が下方に分岐する構造とするのが良い。
【００４２】
断熱材２２が全体として平面視略八角形状としていることから、熱交換器６３が配設される断熱材２２の前面は、その中央部が平坦面に形成されることとなるとともに、該平坦面の左右コーナー部に、平坦面の左右端から左右外方に至るに従って後方へ後退する傾斜面乃至円弧面が形成されるようになり、この平坦面の左右コーナー部に空いた空間を、配管や弁などの配設空間として利用できるようになっている。
【００４３】
また、断熱材２２の前面の平坦面には、上記熱交換部６３ａの直管部が嵌合する管嵌合溝２３が形成されている。この管嵌合溝２３は、断熱材２２の前面の平坦面を左右方向に貫通しており、熱交換部６３ａの屈曲部は、上記平坦面の左右コーナー部に位置されている。なお、管嵌合溝２３は、熱交換部６３ａを構成する二重管を完全に埋設するものでなくてもよく、該二重管の片面のみが嵌合するものであってもよい。また、管嵌合溝２３は、前面側断熱材２２ａを左右に横切る熱交換部６３ａの直管部に対応して上下方向に複数設けられており、各溝２３は直管部の上下方向の傾斜に合わせて僅かに上下方向に傾斜されている。
【００４４】
本実施形態の貯湯タンク２には、上記給湯システムの全体構成で示した各種回路を構成する管路や弁ユニットなども取付けられているが、本発明は、追い焚き用熱交換器６３以外の配管構成によって限定解釈されるものではなく、適宜の配管構成とすることができるものであるから、他の配管構成のうち図１及び図２に表れる部品については図３で示した符号を参照して詳細説明を省略する。
【００４５】
以上説明した本実施形態に係る熱交換器付設型貯湯装置によれば、熱交換部６３ａを構成する二重管を貯湯タンク２の頂部近傍から底部側へ向けて配管することによって、熱交換部の高さ方向の寸法を大きくすることができ、これにより、タンク２頂部から熱交換部６３ａの上端部への高温水の単管部６３ｂの管路長及び熱交換部６３ａの下端部からタンク下部への中温水の単管部６３ｃの管路長を短くすることができ、これら管路における放射熱を低減させて、熱効率の向上を図ることができる。さらに、貯湯タンク２用の断熱材２２の前面に形成した管嵌合溝２３に二重管からなる熱交換部６３ａを嵌合させることで、この嵌合部分においては貯湯タンク用断熱材２２によって熱交換部６３ａの断熱性が向上し、より一層の熱効率の向上が図られる。また、平面的に曲げ加工された熱交換部６３ａを用いる場合でも、該熱交換部６３ａを管嵌合溝２３に嵌合させることによって熱交換部６３ａと貯湯タンク２との相対距離を可及的に短くし、これにより熱交換部に導入される前の最も高温で放熱し易い上記単管部６３ｂの管路長を可及的に短くして、さらなる熱効率の向上を図ることができる。
【００４６】
また、貯湯タンク２の出湯口６ａに直接接続される上端側の単管部６３ｂを熱交換部６３ａと一体的なパーツとしているため、該熱交換器６３を貯湯タンクに組み付けるにあたり、頂部出湯口６ａとの間の別部材からなる接続配管は不要となり、これにより部品点数の削減、コスト低減、組付け作業性の向上を図ることができる。
【００４７】
図４は本発明の他の実施形態を示しており、上記実施形態と異なるところは、熱交換部６３ａの内管部の下流端に、循環ポンプ６６に直接接続される下端側の単管部６３ｃ（接続管部）が一体的に設けられている点であり、その他の構成については同様であるので同符号を付して詳細説明を省略する。かかる他の実施形態によれば、循環ポンプ６６に直接接続される下端側の単管部６３ｃを熱交換部６３ａと一体的なパーツとしているため、該熱交換器６３を貯湯タンクに組み付けるにあたり、循環ポンプ６６との間の別部材からなる接続配管は不要となり、これにより部品点数の削減、コスト低減、組付け作業性の向上を図ることができる。
【００４８】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更することができる。例えば、熱交換部は、その外管部に高温水が導入され、内管部に低温水が導入されるように構成されていてもよい。また、上端側の単管部６３ｂは、貯湯タンクの出湯口６ａに一体的に設けられていてもよく、また、下端側の単管部６３ｃは、循環ポンプ６６に一体的に設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ 加熱手段
２ 貯湯タンク
２２ 断熱材
２３ 管嵌合溝
６３ 熱交換器
６３ａ 二重管からなる熱交換部
６３ｂ 上端側の単管部
６３ｃ 下端側の単管部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段により加熱された湯水を貯留するための貯湯タンクと、該貯湯タンクの外表面を覆う断熱材と、貯湯タンクの一側面側に付設された内外二重管式の液−液熱交換部とを備え、
該熱交換部の内管部と外管部のいずれか一方には貯湯タンクの上部から高温水が導入され、他方には前記高温水との熱交換により加熱される低温水が導入されるように配管されており、
前記一方の上流端には他方が設けられていない単管部が接続され、該単管部が貯湯タンクの出湯部に向けて延設されており、
前記断熱材の外表面には前記熱交換部が嵌合する管嵌合溝が形成されており、該溝に前記熱交換部が嵌合することにより、前記単管部の管路長が、前記溝が設けられていない前記断熱材の外表面に前記熱交換部を設置した場合に比して短くなされていることを特徴とする熱交換器付設型貯湯装置。
【請求項２】
前記熱交換部は、実質的に一平面内で蛇行状に屈曲成形されており、前記単管部は、前記一平面と交差する方向に向けて延設されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器付設型貯湯装置。
【請求項３】
前記単管部は熱交換部と一体的に設けられ、該単管部の上流端が、貯湯タンクに設けられた出湯部に直接接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器付設型貯湯装置。
【請求項４】
前記熱交換部の一方における前記高温水の循環を行う循環ポンプが前記貯湯タンクの一側面側の下部近傍に設けられ、前記熱交換部の一方の下流端には、循環ポンプに直接接続される接続管部が一体的に設けられていることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の熱交換器付設型貯湯装置。
【請求項１】
加熱手段により加熱された湯水を貯留するための貯湯タンクと、該貯湯タンクの外表面を覆う断熱材と、貯湯タンクの一側面側に付設された内外二重管式の液−液熱交換部とを備え、
該熱交換部の内管部と外管部のいずれか一方には貯湯タンクの上部から高温水が導入され、他方には前記高温水との熱交換により加熱される低温水が導入されるように配管されており、
前記一方の上流端には他方が設けられていない単管部が接続され、該単管部が貯湯タンクの出湯部に向けて延設されており、
前記断熱材の外表面には前記熱交換部が嵌合する管嵌合溝が形成されており、該溝に前記熱交換部が嵌合することにより、前記単管部の管路長が、前記溝が設けられていない前記断熱材の外表面に前記熱交換部を設置した場合に比して短くなされていることを特徴とする熱交換器付設型貯湯装置。
【請求項２】
前記熱交換部は、実質的に一平面内で蛇行状に屈曲成形されており、前記単管部は、前記一平面と交差する方向に向けて延設されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器付設型貯湯装置。
【請求項３】
前記単管部は熱交換部と一体的に設けられ、該単管部の上流端が、貯湯タンクに設けられた出湯部に直接接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器付設型貯湯装置。
【請求項４】
前記熱交換部の一方における前記高温水の循環を行う循環ポンプが前記貯湯タンクの一側面側の下部近傍に設けられ、前記熱交換部の一方の下流端には、循環ポンプに直接接続される接続管部が一体的に設けられていることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の熱交換器付設型貯湯装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１１３４８８（Ｐ２０１３−１１３４８８Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５９９０６（Ｐ２０１１−２５９９０６）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００４７０９）株式会社ノーリツ (1,293)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００４７０９）株式会社ノーリツ (1,293)
【Ｆターム（参考）】
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