貯湯式給湯装置
【課題】貯湯タンク内に熱交換効率のよい間接熱交換器を備えた貯湯式給湯装置を提供する。
【解決手段】覆椀状の上部鏡板２１２と、筒状の胴体２１３と、椀状の下部鏡板２１４とで構成され、内部に湯水を貯湯する貯湯タンク２と、貯湯タンク２内の湯水を加熱する加熱手段３と、貯湯タンク２内の湯水を給湯する給湯回路２５と、上部鏡板２１２内に設けられ貯湯タンク２内の湯水の熱を利用して受熱管２６ａを流通する湯水を加熱する間接熱交換器２６とを備えたものにおいて、間接熱交換器２６は、受熱管２６ａを渦巻き状にし、渦巻きの内側から外側に向かうほど巻径が大きく、かつ下側に位置するような円錐螺旋形状としたことで、浴槽水の追い焚きの際、間接熱交換器２６が設けられた周囲の貯湯タンク２内の湯水の対流が良好に形成され、間接熱交換器２６での熱交換効率を向上することができた。
【解決手段】覆椀状の上部鏡板２１２と、筒状の胴体２１３と、椀状の下部鏡板２１４とで構成され、内部に湯水を貯湯する貯湯タンク２と、貯湯タンク２内の湯水を加熱する加熱手段３と、貯湯タンク２内の湯水を給湯する給湯回路２５と、上部鏡板２１２内に設けられ貯湯タンク２内の湯水の熱を利用して受熱管２６ａを流通する湯水を加熱する間接熱交換器２６とを備えたものにおいて、間接熱交換器２６は、受熱管２６ａを渦巻き状にし、渦巻きの内側から外側に向かうほど巻径が大きく、かつ下側に位置するような円錐螺旋形状としたことで、浴槽水の追い焚きの際、間接熱交換器２６が設けられた周囲の貯湯タンク２内の湯水の対流が良好に形成され、間接熱交換器２６での熱交換効率を向上することができた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、貯湯式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の貯湯式給湯風呂装置においては、図６に示すようなものがあった。１１０は湯水を貯湯する貯湯タンク、１２０は貯湯タンク１１０内の湯水を加熱する加熱手段、１３０は貯湯タンク１１０内の湯水を給湯する給湯回路、１４０は浴槽、１５０は貯湯タンク１１０内に配設され受熱管１５０ａ内の浴槽水を貯湯タンク１１０内の湯水と熱交換して加熱する間接熱交換器、１６０は浴槽１４０と間接熱交換器１５０とを浴槽水が循環可能に環状に接続した風呂循環回路である。
【０００３】
前記貯湯タンク１１０は、図７に示されているように、覆椀状の上部鏡板１１１、筒状の胴体１１２、椀状の下部鏡板１１３とで構成されており、上部鏡板１１１の側周面に設けられた接続穴１１４と上部鏡板１１１の上面に設けられた接続穴１１５とに、受熱管１５０ａの端部が接続され、上部鏡板１１１内に巻径が同径の螺旋形状をした間接熱交換器１５０が設けられていたものであった。
【０００４】
上記構成により、浴槽１４０内の浴槽水を風呂循環回路１６０を循環させて貯湯タンク１１０内の受熱管１５０ａに流通させることで、浴槽１４０内の浴槽水を追い焚きまたは保温することを可能としたものがあった（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１４７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、この従来のものにおいて、間接熱交換器１５０は同径の螺旋形状で、螺旋の最下部は上部鏡板１１１の下部に位置することとなり、間接熱交換器１５０の能力向上のために間接熱交換器１５０の長さを長くすると、上部鏡板１１１を更に深絞りしなければならず加工上好ましくないと共に、間接熱交換器１５０の最下部の位置も低くなり、貯湯タンク１１０内の貯湯熱量をより多く確保する必要があった。
【０００７】
また、間接熱交換器１５０は巻径が同径の螺旋形状で、図８に示すように、上下隣り合う受熱管１５０ａは一直線上に並んでおり、浴槽水の追い焚きの際は、間接熱交換器１５０の周囲の貯湯タンク１１０内の湯水は浴槽水との熱交換によって冷却され下降流となり、この下降流に対応して間接熱交換器１５０の中心部に上昇流が生じるものであるが、図８中の下向き矢印が示すように、上下隣り合う受熱管１５０ａのうち、上側の受熱管１５０ａの熱交換によって冷却されて生じる下降流は、下側の受熱管１５０ａによって妨げられ、上昇流と下降流による貯湯タンク１１０内の湯水の対流がうまく形成されず、間接熱交換器１５０での熱交換効率が悪いものとなってしまうおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、この発明は上記課題を解決するために、特に請求項１ではその構成を、覆椀状の上部鏡板と、筒状の胴体と、椀状の下部鏡板とで構成され、内部に湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内の湯水を給湯する給湯回路と、前記上部鏡板内に設けられ該貯湯タンク内の湯水の熱を利用して受熱管を流通する湯水を加熱する間接熱交換器とを備えたものにおいて、前記間接熱交換器は、前記受熱管を渦巻き状に形成したものとした。
【０００９】
また、請求項２では、前記間接熱交換器は、前記受熱管の渦巻きの内側から外側に向かうほど巻径が大きく、かつ下側に位置するような円錐螺旋形状としたものとした。
【００１０】
また、請求項３では、前記間接熱交換器は、上下隣り合う前記受熱管において、上側の前記受熱管の外縁部が下側の前記受熱管の内縁部より内側にくるように形成したものとした。
【００１１】
また、請求項４では、前記間接熱交換器は、浴槽と風呂循環回路で接続され、浴槽水を循環加熱するものである。
【００１２】
また、請求項５では、前記間接熱交換器は、温水暖房端末と暖房循環回路で接続され、暖房循環水を循環加熱するものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、間接熱交換器は、貯湯タンク内に貯湯された湯の最も温度が高い最上部の上部鏡板内に設けられているので、外部からの湯水の加熱能力が大きくなり、貯湯タンク内の熱を有効利用することができるものであり、受熱管の長さを長くしても間接熱交換器全体を上部鏡板内の上部に配置できるため、外部の湯水の加熱のために貯湯タンク内の熱量を給湯分とは別に余分に確保する量を低減でき、沸き上げ温度を低下することができて加熱効率を向上できると共に、自然放熱量を低減できるものである。
【００１４】
また、間接熱交換器は、受熱管の渦巻きの内側から外側に向かうほど巻径が大きく、かつ下側に位置するような円錐螺旋形状としたことで、上部鏡板内の最上部に無駄なく間接熱交換器を配置することができると共に、浴槽水の追い焚きの際、間接熱交換器が設けられた周囲の貯湯タンク内の湯水の対流が良好に形成されるので、間接熱交換器での熱交換効率を向上することができるものである。
【００１５】
また、間接熱交換器は、上下隣り合う受熱管において、上側の受熱管の外縁部が下側の受熱管の内縁部より内側にくるように形成されていることで、浴槽水の追い焚きの際、上側の受熱管を流通する浴槽水との熱交換によって冷却されて生じる貯湯タンク内の湯水の下降流は、下側の受熱管によって妨げられることがなく、貯湯タンク内の湯水の対流が良好に形成されるので、間接熱交換器での熱交換効率を向上することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の一実施形態の貯湯式給湯風呂装置の概略構成図。
【図２】同一実施形態の貯湯タンクの断面図。
【図３】同一実施形態の間接熱交換器の平面図。
【図４】図２中の点線で囲んだ間接熱交換器の要部拡大図。
【図５】他の実施形態の貯湯式給湯暖房装置の概略構成図。
【図６】従来の貯湯式給湯風呂装置の概略構成図。
【図７】従来の貯湯タンクの断面図。
【図８】図７中の点線で囲んだ間接熱交換器の要部拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の貯湯式給湯風呂装置の一実施形態について図１〜３に基づき説明する。
１は湯水を貯湯する貯湯タンク２を有した貯湯タンクユニット、３は貯湯タンク２内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット、４は貯湯タンク２とヒートポンプユニット３とを湯水が循環するよう環状に接続した加熱循環回路、５は台所や洗面所等に設けられた給湯端末としての給湯栓、６はこの貯湯式給湯風呂装置を遠隔操作するリモコン、７は浴槽である。
【００１８】
前記ヒートポンプユニット３は、冷媒を圧縮する圧縮機８と、圧縮機８から吐出された高温高圧の冷媒と加熱循環回路４を循環する貯湯タンク２内の湯水とを熱交換する水冷媒熱交換器９と、水冷媒熱交換器９通過後の冷媒を減圧させる減圧器としての電子膨張弁１０と、電子膨張弁１０からの低温低圧の冷媒を蒸発させる蒸発器としての空気熱交換器１１とを冷媒配管で環状に接続したヒートポンプサイクル１２と、加熱循環回路４途中に設けられて貯湯タンク２の湯水を循環させる加熱循環ポンプ１３と、ヒートポンプユニット３内の圧縮機８等のアクチュエータを制御するヒーポン制御部１４とを備えており、ヒートポンプサイクル１２内には冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているものである。
【００１９】
１５は貯湯タンク２の下部に接続され貯湯タンク２に給水する給水管、１６は給水管１５途中に設けられ給水圧を所定の圧力まで減圧する減圧弁、１７は給水管１５途中に設けられ給水の温度を検出する給水温度センサ、１８は貯湯タンク２の上部に接続され貯湯タンク２上部から高温水を取り出す出湯管、１９は貯湯タンク２の上部に設けられ貯湯タンク２内の過圧を逃がす負圧作動弁付きの過圧逃がし弁、２０は給水管１５から分岐された給水バイパス管、２１は給水バイパス管２０からの給水と出湯管１８から高温水とを給湯設定温度に混合する混合弁、２２は混合弁２１で混合された湯を給湯栓５に供給する給湯管、２３は給湯管２２に設けられ混合弁２１で混合後の給湯温度を検出する給湯温度センサ、２４は給湯管２２に設けられ給湯流量をカウントする給湯流量センサであり、これらによって給湯回路２５を構成しているものである。
【００２０】
２６は貯湯タンク２内に設けられ、貯湯タンク２内の湯水を熱源とし、その湯水から熱を得て浴槽７の浴槽水を加熱し追い焚きするための間接熱交換器で、この間接熱交換器２６は、浴槽水が流通するステンレス製の受熱管２６ａを下方向に向かうほど巻径が大きくなるような円錐螺旋形状とし、上下隣り合う受熱管２６ａにおいて、上側の受熱管２６ａの外縁部が下側の受熱管２６ａの内縁部より内側にくるように形成され、図３に示されているように平面視で受熱管２６ａ同士が重ならないよう受熱管２６ａ同士の間には隙間が形成されるものである。
【００２１】
２７は浴槽７と間接熱交換器２６とを接続する風呂往き管２８および風呂戻り管２９からなる環状の風呂循環回路で、風呂往き管２８は浴槽７の浴槽水を間接熱交換器２６に流通させる風呂配管で、風呂戻り管２９は間接熱交換器２６を流通した浴槽水を浴槽７に戻す風呂配管である。また、３０は風呂循環回路２７に設けられ浴槽水を循環させる風呂循環ポンプ、３１は流水の有無を検出する流水センサ、３２は風呂循環回路２７を流れる浴槽水の温度を検出する風呂温度センサ、３３は浴槽水の水圧から浴槽７内の水位を検出する水位センサである。
【００２２】
３４は間接熱交換器２６をバイパスして風呂往き管２８と風呂戻り管２９とを接続する風呂バイパス管で、三方弁よりなる流路切換弁３５が風呂バイパス管３４と風呂往き管２８の接続部に設けられており、流路切換弁３５は、風呂循環回路２７を流れる湯水を間接熱交換器２６に流すか否かを選択的に切り換えるものである。
【００２３】
３６は給湯管２２から分岐され風呂循環回路２７に接続されて浴槽７への注湯を行う湯張り管で、この湯張り管３６には、浴槽７への注湯の開始／停止を行う湯張り弁３７と、浴槽７への注湯量をカウントする風呂流量センサ３８と、浴槽７の浴槽水が逆流するのを防止する二重に配設した逆止弁３９とが設けられているものである。
【００２４】
４０は貯湯タンク２の上下方向に複数個配置された貯湯温度検出手段としての貯湯温度センサで、この貯湯温度センサ４０が検出する温度情報によって、貯湯タンク２内にどれだけ熱量が残っているかを検知すると共に、貯湯タンク２内の上下方向の温度分布を検知するものである。
【００２５】
前記リモコン６には、給湯設定温度を設定する給湯温度設定スイッチ４１と、風呂設定温度を設定する風呂温度設定スイッチ４２と、浴槽７へ風呂設定温度の湯をリモコン６の湯張り量設定スイッチ（図示せず）で設定された湯張り量注湯させ、所定時間保温させる風呂自動スイッチ４３と、浴槽７内の浴槽水を間接熱交換器２６を構成する受熱管２６ａに循環させて追い焚きさせるあつめスイッチ４４とが設けられているものである。
【００２６】
４５はヒートポンプユニット３の駆動開始・停止制御や、貯湯タンクユニット１内の各センサの入力やリモコン６の各種スイッチの入力を受けて各アクチュエータの駆動を制御する制御手段としての貯湯制御部であり、貯湯制御部４５はリモコン６と無線または有線により通信可能に接続されていると共に、ヒーポン制御部１４と有線にて通信可能に接続されているものである。
【００２７】
ここで、貯湯タンク２について図２に示した断面図に基づいて説明すると、貯湯タンク２は、ステンレス板を深絞り加工により形成した覆椀状で頂部に湯水取出し用の開口部２１１を有した上部鏡板２１２と、ステンレス板を筒状に形成した胴体２１３と、ステンレス板を深絞り加工により形成した椀状の下部鏡板２１４とで構成されており、上部鏡板２１２の周縁端部と胴体２１３の上端周縁部とが溶接接続され、下部鏡板２１４の周縁端部と胴体２１３の下端周縁部とが溶接接続されているものである。
【００２８】
前記上部鏡板２１２には、その側周面に側周面接続穴２１５と、その上面に上面接続穴２１６とが設けられ、前記受熱管２６ａの一端側が上部鏡板２１２の側周面接続穴２１５に挿入され、溶接によって固定されると共に、前記受熱管２６ａの他端側が上部鏡板２１２の上面接続穴２１６に挿入され、溶接によって固定されることで、上部鏡板２１２の覆椀形状に合わせて下方向に向かうほど巻径が大きくなるような円錐螺旋形状の間接熱交換器２６が上部鏡板２１２内に設けられるものである。このように、上部鏡板２１２内に間接熱交換器２６を収めるようにしたので、貯湯タンク２内に貯湯された湯の最も温度が高い最上部に設けることができ、浴槽水の追い焚きまたは保温のための加熱能力が大きくなり、貯湯タンク２内の熱を有効利用することができるものである。なお、側周面接続穴２１５に固定された受熱管２６ａの一端側は、側周面継手２１７を介して風呂戻り管２９が接続されると共に、上面接続穴２１６に固定された受熱管２６ａの他端側は、上面継手２１８を介して風呂往き管２８が接続されるものである。
【００２９】
次に、この一実施形態の貯湯式給湯風呂装置の動作について説明する。
先ず、貯湯タンク２内の湯水をヒートポンプユニット３により沸き上げる沸き上げ運転について説明すると、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜電力時間帯になって貯湯温度センサ４０が貯湯タンク２内に翌日に必要な熱量が残っていないことを検出すると、貯湯制御部４５はヒーポン制御部１４に対して沸き上げ運転開始を指示する。指示を受けたヒーポン制御部１４は圧縮機８や加熱循環ポンプ１３の駆動を開始させ、加熱循環回路４を介して貯湯タンク２下部から供給される低温の湯水を水冷媒熱交換器９にて高温に沸き上げ、貯湯タンク２上部に戻し、貯湯タンク２上部から順次積層して高温水を貯湯していく。そして、貯湯温度センサ４０が必要な熱量が貯湯タンク２内に貯湯されたことを検出すると、貯湯制御部４５はヒーポン制御部１４に対して沸き上げ運転停止を指示し、指示を受けたヒーポン制御部１４は圧縮機８や加熱循環ポンプ１３の駆動を停止させ、沸き上げ運転を終了するものである。
【００３０】
次に、この一実施形態の貯湯式給湯風呂装置の浴槽水の追い焚き動作について説明する。
前記リモコン６のあつめスイッチ４４の操作によって浴槽７の浴槽水の追い焚きが指示される、または、浴槽７内の浴槽水を所定温度に保温するために所定時間毎に行われる追い焚きの指示があると、貯湯制御部４５は、流路切換弁３５を間接熱交換器２６側に切り換えて風呂循環ポンプ３０を駆動し、浴槽７内の浴槽水を貯湯タンク２内に設けられた受熱管２６ａに流通させ、貯湯タンク２内の湯水の熱を利用して浴槽水を加熱するものである。
【００３１】
ここで、間接熱交換器２６は、浴槽水が流通する受熱管２６ａを下方向に向かうほど巻径が大きくなるような円錐螺旋形状とし、図４に示すように、上下隣り合う受熱管２６ａは、上側の受熱管２６ａの外縁部が下側の受熱管２６ａの内縁部より内側にくるように形成され、上側の受熱管２６ａの外縁部と下側の受熱管２６ａの内縁部との間には水平方向において隙間が形成されており、前記浴槽水の追い焚き動作を行っている時、間接熱交換器２６の周囲の貯湯タンク２内の湯水は、間接熱交換器２６を構成する受熱管２６ａを流通する浴槽水との熱交換によって冷却され下降流となり、この下降流に対応して間接熱交換器２６の中心部に上昇流が生じるものである。
【００３２】
この時、図４中の下向き矢印が示すように、上下隣り合う受熱管２６ａのうち、上側の受熱管２６ａを流通する浴槽水との熱交換によって冷却されて発生する貯湯タンク２内の湯水の下降流は、下側の受熱管２６ａによって妨げられることがなく、図４中の上向き矢印が示す上昇流と下向き矢印が示す下降流による貯湯タンク２内の湯水の対流が良好に形成されるので、間接熱交換器２６での熱交換効率を向上することができるものである。
【００３３】
また、給湯を行うと貯湯タンク２内の高温の湯が出湯管１８から流出していき、貯湯タンク２下部から給水が流入し、給湯量が多くなると貯湯タンク２内の残りの高温湯が少なくなる。この時に、浴槽水の追い焚きまたは保温が指示されると、間接熱交換器２６としての受熱管２６ａ内に浴槽水が流入して貯湯タンク２内の残りの高温湯と熱交換して加熱されて流出していくものであるが、間接熱交換器２６は上部鏡板２１２内に設けられ、間接熱交換器２６の取り付けられた高さ位置が貯湯タンク２内の最上部であるため、給湯により貯湯量が減ったとしても、貯湯タンク２内に残った高温湯を浴槽水の追い焚きまたは保温に最後まで利用することが可能となり、貯湯タンク２内の熱を有効利用することができ、浴槽水の加熱のために貯湯タンク内の熱量を給湯分とは別に余分に確保する量を低減できるものである。
【００３４】
また、浴槽水の追い焚きまたは保温を行っている途中で、貯湯タンク２内の貯湯量が減少し、前記沸き上げ運転を行うことになった場合において、間接熱交換器２６は上部鏡板２１２内に設けられ、間接熱交換器２６の取り付けられた高さ位置が貯湯タンク２内の最上部であるため、ヒートポンプユニット３で沸き上げられ、貯湯タンク２上部に戻される高温湯を浴槽水の追い焚きまたは保温用の熱としてすぐに利用することができるものであり、これによって、貯湯タンク２内に担保しておく熱量を少なくすることができ、一日の終了時に貯湯タンク内に使われずに残る湯の量を減少することができる。
【００３５】
また、間接熱交換器２６は、図３に示されているように平面視で受熱管２６ａ同士が重ならないよう受熱管２６ａ同士の間には隙間が形成されているが、この隙間は受熱管２６ａの配管径より小さく設定されており、そうすることで、浴槽水の追い焚きの際に、上下隣り合う受熱管２６ａのうち、上側の受熱管２６ａを流通する浴槽水との熱交換によって冷却されて発生する貯湯タンク２内の湯水の下降流が、下側の受熱管２６ａに妨害されず、下側の受熱管２６ａに影響を与えることがなく、貯湯タンク２内の湯水の対流が良好に形成され、また、間接熱交換器２６の巻径が大きくなり過ぎることなく、上部鏡板２１２内にコンパクトに収納することができるものである。
【００３６】
そして、従来よりも間接熱交換器２６を貯湯タンク２内のさらに上部に配置することによって、ヒートポンプユニット３で沸き上げる湯の温度を低くしても間接熱交換器２６による加熱能力を担保することができるため、間接熱交換器２６で消費する熱量を従来と同じ熱量としたときに、深夜時間帯での沸き上げ温度を下げても間接熱交換器２６での出力を同じに保つことができると共に、自然放熱量を低減し、さらにヒートポンプユニット３での加熱効率を向上させられるため、年間給湯保温効率（ＪＩＳ Ｓ９２２０に基づくＡＰＦ）を向上することができる。
【００３７】
本発明はこの一実施形態に限定されることはなく、発明の要旨を変更しない範囲で様々な変形が可能なものであり、例えば、貯湯式給湯暖房装置にも用いることができる。この他の実施形態の貯湯式給湯暖房装置を図５に基づいて説明する。なお、先の一実施形態と同一のものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
ここで、４６は床暖房パネル等の温水暖房端末で、暖房循環ポンプ４７および暖房温度センサ４８を有した暖房循環回路４９によって、間接熱交換器２６に暖房循環水が循環可能に環状に接続されているものである。５０は給湯および暖房の制御を行う給湯暖房制御部である。
【００３９】
そして、給湯暖房制御部５０に接続された暖房リモコン（図示せず）により、暖房の開始が指示されると、給湯暖房制御部５０は暖房循環ポンプ４７を駆動し、暖房循環水を貯湯タンク２内に設けられた受熱管２６ａに流通させ、貯湯タンク２内の湯水の熱を利用して暖房循環水を加熱するものである。この加熱された暖房循環水が温水暖房端末４６に流入することで暖房が行われるものである。
【００４０】
前記温水暖房端末４６による暖房の際、上下隣り合う受熱管２６ａのうち、上側の受熱管２６ａを流通する暖房循環水との熱交換によって冷却されて発生する貯湯タンク２内の湯水の下降流は、下側の受熱管２６ａによって妨げられることがなく、上昇流と下降流による貯湯タンク２内の湯水の対流が良好に形成され、間接熱交換器２６での熱交換効率を向上することができるものである。また、間接熱交換器２６は上部鏡板２１２内に設けられ、間接熱交換器２６の取り付けられた高さ位置が貯湯タンク２内の最上部であるため、貯湯タンク２内の最も高温の雰囲気にさらされることとなって、温水暖房端末４６による暖房のための加熱能力が大きく、暖房の立ち上がりを早くすることができるものである。
【００４１】
また、給湯を行うと貯湯タンク２内の高温の湯が出湯管１８から流出していき、貯湯タンク２下部から給水が流入し、給湯量が多くなると貯湯タンク２内の残りの高温湯が少なくなる。この時に、暖房が指示されると、間接熱交換器２６としての受熱管２６ａ内に暖房循環水が流入して貯湯タンク２内の残りの高温湯と熱交換して加熱されて流出していくものであるが、間接熱交換器２６は上部鏡板２１２内に設けられ、間接熱交換器２６の取り付けられた高さ位置が貯湯タンク２内の最上部であるため、給湯により貯湯量が減ったとしても、貯湯タンク２内に残った高温湯を温水暖房の熱源として最後まで利用することが可能となり、暖房可能な時間を延ばすことができ、貯湯タンク２内の熱を有効利用することができ、暖房循環水の加熱のために貯湯タンク内の熱量を給湯分とは別に余分に確保する量を低減できるものである。
【００４２】
また、温水暖房端末４６による暖房を行っている途中で、貯湯タンク２内の貯湯量が減少し、前記沸き上げ運転を行うことになった場合において、間接熱交換器２６は上部鏡板２１２内に設けられ、間接熱交換器２６の取り付けられた高さ位置が貯湯タンク２内の最上部であるため、ヒートポンプユニット３で沸き上げられ、貯湯タンク２上部に戻される高温湯を暖房の熱としてすぐに利用することができるものであり、これによって、貯湯タンク２内に担保しておく熱量を少なくすることができ、一日の終了時に貯湯タンク２内に使われずに残る湯の量を減少することができる。
【００４３】
そして、従来よりも間接熱交換器２６を貯湯タンク２内のさらに上部に配置することによって、ヒートポンプユニット３で沸き上げる湯の温度を低くしても間接熱交換器２６による加熱能力を担保することができるため、間接熱交換器２６で消費する熱量を従来と同じ熱量としたときに、深夜時間帯での沸き上げ温度を下げても間接熱交換器２６での出力を同じに保つことができると共に、自然放熱量を低減し、さらにヒートポンプユニット３での加熱効率を向上させられるため、年間給湯保温効率（ＪＩＳ Ｓ９２２０に基づくＡＰＦ）を向上することができる。
【００４４】
なお、本発明の一実施形態および他の実施形態において、間接熱交換器２６は、浴槽水が流通する受熱管２６ａを下方向に向かうほど巻径が大きくなるような円錐螺旋形状とし、上下隣り合う受熱管２６ａは、上側の受熱管２６ａの外縁部が下側の受熱管２６ａの内縁部より内側にくるように形成されているが、上下隣り合う受熱管２６ａは、上側の受熱管２６ａの外縁部が、下側の受熱管２６ａの内縁部より外側かつ下側の受熱管２６ａの外縁部より内側にくるようにして、図３のような平面視で受熱管２６ａ同士が一部重なっている状態であってもよく、そうすることで、上下隣り合う受熱管が一直線上に並んだ従来の間接熱交換器よりも熱交換効率を向上できるものであり、一実施形態および他の実施形態で説明したような、上側の受熱管２６ａの外縁部が下側の受熱管２６ａの内縁部より内側にくるように形成した間接熱交換器２６は、熱交換効率の向上をさらに促進したものである。
【００４５】
なお、本発明の間接熱交換器は、上記一実施形態および他の実施形態の円錐螺旋形状だけでなく、例えば蚊取り線香のような平面上の渦巻き形状としてもよいものである。渦巻き形状とすることで、受熱管の長さを長くしても間接熱交換器全体を上部鏡板内の上部に平面的に配置できるため、従来のように長さを長くすることによって間接熱交換器の下端位置が下方になることがなく、外部の湯水の加熱のために貯湯タンク内の熱量を給湯分とは別に余分に確保する量を低減できるものである。
【符号の説明】
【００４６】
２ 貯湯タンク
２１２ 上部鏡板
２１３ 胴体
２１４ 下部鏡板
３ ヒートポンプユニット
７ 浴槽
２５ 給湯回路
２６ 間接熱交換器
２６ａ 受熱管
２７ 風呂循環回路
４６ 温水暖房端末
４９ 暖房循環回路
【技術分野】
【０００１】
この発明は、貯湯式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の貯湯式給湯風呂装置においては、図６に示すようなものがあった。１１０は湯水を貯湯する貯湯タンク、１２０は貯湯タンク１１０内の湯水を加熱する加熱手段、１３０は貯湯タンク１１０内の湯水を給湯する給湯回路、１４０は浴槽、１５０は貯湯タンク１１０内に配設され受熱管１５０ａ内の浴槽水を貯湯タンク１１０内の湯水と熱交換して加熱する間接熱交換器、１６０は浴槽１４０と間接熱交換器１５０とを浴槽水が循環可能に環状に接続した風呂循環回路である。
【０００３】
前記貯湯タンク１１０は、図７に示されているように、覆椀状の上部鏡板１１１、筒状の胴体１１２、椀状の下部鏡板１１３とで構成されており、上部鏡板１１１の側周面に設けられた接続穴１１４と上部鏡板１１１の上面に設けられた接続穴１１５とに、受熱管１５０ａの端部が接続され、上部鏡板１１１内に巻径が同径の螺旋形状をした間接熱交換器１５０が設けられていたものであった。
【０００４】
上記構成により、浴槽１４０内の浴槽水を風呂循環回路１６０を循環させて貯湯タンク１１０内の受熱管１５０ａに流通させることで、浴槽１４０内の浴槽水を追い焚きまたは保温することを可能としたものがあった（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１４７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、この従来のものにおいて、間接熱交換器１５０は同径の螺旋形状で、螺旋の最下部は上部鏡板１１１の下部に位置することとなり、間接熱交換器１５０の能力向上のために間接熱交換器１５０の長さを長くすると、上部鏡板１１１を更に深絞りしなければならず加工上好ましくないと共に、間接熱交換器１５０の最下部の位置も低くなり、貯湯タンク１１０内の貯湯熱量をより多く確保する必要があった。
【０００７】
また、間接熱交換器１５０は巻径が同径の螺旋形状で、図８に示すように、上下隣り合う受熱管１５０ａは一直線上に並んでおり、浴槽水の追い焚きの際は、間接熱交換器１５０の周囲の貯湯タンク１１０内の湯水は浴槽水との熱交換によって冷却され下降流となり、この下降流に対応して間接熱交換器１５０の中心部に上昇流が生じるものであるが、図８中の下向き矢印が示すように、上下隣り合う受熱管１５０ａのうち、上側の受熱管１５０ａの熱交換によって冷却されて生じる下降流は、下側の受熱管１５０ａによって妨げられ、上昇流と下降流による貯湯タンク１１０内の湯水の対流がうまく形成されず、間接熱交換器１５０での熱交換効率が悪いものとなってしまうおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、この発明は上記課題を解決するために、特に請求項１ではその構成を、覆椀状の上部鏡板と、筒状の胴体と、椀状の下部鏡板とで構成され、内部に湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内の湯水を給湯する給湯回路と、前記上部鏡板内に設けられ該貯湯タンク内の湯水の熱を利用して受熱管を流通する湯水を加熱する間接熱交換器とを備えたものにおいて、前記間接熱交換器は、前記受熱管を渦巻き状に形成したものとした。
【０００９】
また、請求項２では、前記間接熱交換器は、前記受熱管の渦巻きの内側から外側に向かうほど巻径が大きく、かつ下側に位置するような円錐螺旋形状としたものとした。
【００１０】
また、請求項３では、前記間接熱交換器は、上下隣り合う前記受熱管において、上側の前記受熱管の外縁部が下側の前記受熱管の内縁部より内側にくるように形成したものとした。
【００１１】
また、請求項４では、前記間接熱交換器は、浴槽と風呂循環回路で接続され、浴槽水を循環加熱するものである。
【００１２】
また、請求項５では、前記間接熱交換器は、温水暖房端末と暖房循環回路で接続され、暖房循環水を循環加熱するものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、間接熱交換器は、貯湯タンク内に貯湯された湯の最も温度が高い最上部の上部鏡板内に設けられているので、外部からの湯水の加熱能力が大きくなり、貯湯タンク内の熱を有効利用することができるものであり、受熱管の長さを長くしても間接熱交換器全体を上部鏡板内の上部に配置できるため、外部の湯水の加熱のために貯湯タンク内の熱量を給湯分とは別に余分に確保する量を低減でき、沸き上げ温度を低下することができて加熱効率を向上できると共に、自然放熱量を低減できるものである。
【００１４】
また、間接熱交換器は、受熱管の渦巻きの内側から外側に向かうほど巻径が大きく、かつ下側に位置するような円錐螺旋形状としたことで、上部鏡板内の最上部に無駄なく間接熱交換器を配置することができると共に、浴槽水の追い焚きの際、間接熱交換器が設けられた周囲の貯湯タンク内の湯水の対流が良好に形成されるので、間接熱交換器での熱交換効率を向上することができるものである。
【００１５】
また、間接熱交換器は、上下隣り合う受熱管において、上側の受熱管の外縁部が下側の受熱管の内縁部より内側にくるように形成されていることで、浴槽水の追い焚きの際、上側の受熱管を流通する浴槽水との熱交換によって冷却されて生じる貯湯タンク内の湯水の下降流は、下側の受熱管によって妨げられることがなく、貯湯タンク内の湯水の対流が良好に形成されるので、間接熱交換器での熱交換効率を向上することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の一実施形態の貯湯式給湯風呂装置の概略構成図。
【図２】同一実施形態の貯湯タンクの断面図。
【図３】同一実施形態の間接熱交換器の平面図。
【図４】図２中の点線で囲んだ間接熱交換器の要部拡大図。
【図５】他の実施形態の貯湯式給湯暖房装置の概略構成図。
【図６】従来の貯湯式給湯風呂装置の概略構成図。
【図７】従来の貯湯タンクの断面図。
【図８】図７中の点線で囲んだ間接熱交換器の要部拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の貯湯式給湯風呂装置の一実施形態について図１〜３に基づき説明する。
１は湯水を貯湯する貯湯タンク２を有した貯湯タンクユニット、３は貯湯タンク２内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット、４は貯湯タンク２とヒートポンプユニット３とを湯水が循環するよう環状に接続した加熱循環回路、５は台所や洗面所等に設けられた給湯端末としての給湯栓、６はこの貯湯式給湯風呂装置を遠隔操作するリモコン、７は浴槽である。
【００１８】
前記ヒートポンプユニット３は、冷媒を圧縮する圧縮機８と、圧縮機８から吐出された高温高圧の冷媒と加熱循環回路４を循環する貯湯タンク２内の湯水とを熱交換する水冷媒熱交換器９と、水冷媒熱交換器９通過後の冷媒を減圧させる減圧器としての電子膨張弁１０と、電子膨張弁１０からの低温低圧の冷媒を蒸発させる蒸発器としての空気熱交換器１１とを冷媒配管で環状に接続したヒートポンプサイクル１２と、加熱循環回路４途中に設けられて貯湯タンク２の湯水を循環させる加熱循環ポンプ１３と、ヒートポンプユニット３内の圧縮機８等のアクチュエータを制御するヒーポン制御部１４とを備えており、ヒートポンプサイクル１２内には冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているものである。
【００１９】
１５は貯湯タンク２の下部に接続され貯湯タンク２に給水する給水管、１６は給水管１５途中に設けられ給水圧を所定の圧力まで減圧する減圧弁、１７は給水管１５途中に設けられ給水の温度を検出する給水温度センサ、１８は貯湯タンク２の上部に接続され貯湯タンク２上部から高温水を取り出す出湯管、１９は貯湯タンク２の上部に設けられ貯湯タンク２内の過圧を逃がす負圧作動弁付きの過圧逃がし弁、２０は給水管１５から分岐された給水バイパス管、２１は給水バイパス管２０からの給水と出湯管１８から高温水とを給湯設定温度に混合する混合弁、２２は混合弁２１で混合された湯を給湯栓５に供給する給湯管、２３は給湯管２２に設けられ混合弁２１で混合後の給湯温度を検出する給湯温度センサ、２４は給湯管２２に設けられ給湯流量をカウントする給湯流量センサであり、これらによって給湯回路２５を構成しているものである。
【００２０】
２６は貯湯タンク２内に設けられ、貯湯タンク２内の湯水を熱源とし、その湯水から熱を得て浴槽７の浴槽水を加熱し追い焚きするための間接熱交換器で、この間接熱交換器２６は、浴槽水が流通するステンレス製の受熱管２６ａを下方向に向かうほど巻径が大きくなるような円錐螺旋形状とし、上下隣り合う受熱管２６ａにおいて、上側の受熱管２６ａの外縁部が下側の受熱管２６ａの内縁部より内側にくるように形成され、図３に示されているように平面視で受熱管２６ａ同士が重ならないよう受熱管２６ａ同士の間には隙間が形成されるものである。
【００２１】
２７は浴槽７と間接熱交換器２６とを接続する風呂往き管２８および風呂戻り管２９からなる環状の風呂循環回路で、風呂往き管２８は浴槽７の浴槽水を間接熱交換器２６に流通させる風呂配管で、風呂戻り管２９は間接熱交換器２６を流通した浴槽水を浴槽７に戻す風呂配管である。また、３０は風呂循環回路２７に設けられ浴槽水を循環させる風呂循環ポンプ、３１は流水の有無を検出する流水センサ、３２は風呂循環回路２７を流れる浴槽水の温度を検出する風呂温度センサ、３３は浴槽水の水圧から浴槽７内の水位を検出する水位センサである。
【００２２】
３４は間接熱交換器２６をバイパスして風呂往き管２８と風呂戻り管２９とを接続する風呂バイパス管で、三方弁よりなる流路切換弁３５が風呂バイパス管３４と風呂往き管２８の接続部に設けられており、流路切換弁３５は、風呂循環回路２７を流れる湯水を間接熱交換器２６に流すか否かを選択的に切り換えるものである。
【００２３】
３６は給湯管２２から分岐され風呂循環回路２７に接続されて浴槽７への注湯を行う湯張り管で、この湯張り管３６には、浴槽７への注湯の開始／停止を行う湯張り弁３７と、浴槽７への注湯量をカウントする風呂流量センサ３８と、浴槽７の浴槽水が逆流するのを防止する二重に配設した逆止弁３９とが設けられているものである。
【００２４】
４０は貯湯タンク２の上下方向に複数個配置された貯湯温度検出手段としての貯湯温度センサで、この貯湯温度センサ４０が検出する温度情報によって、貯湯タンク２内にどれだけ熱量が残っているかを検知すると共に、貯湯タンク２内の上下方向の温度分布を検知するものである。
【００２５】
前記リモコン６には、給湯設定温度を設定する給湯温度設定スイッチ４１と、風呂設定温度を設定する風呂温度設定スイッチ４２と、浴槽７へ風呂設定温度の湯をリモコン６の湯張り量設定スイッチ（図示せず）で設定された湯張り量注湯させ、所定時間保温させる風呂自動スイッチ４３と、浴槽７内の浴槽水を間接熱交換器２６を構成する受熱管２６ａに循環させて追い焚きさせるあつめスイッチ４４とが設けられているものである。
【００２６】
４５はヒートポンプユニット３の駆動開始・停止制御や、貯湯タンクユニット１内の各センサの入力やリモコン６の各種スイッチの入力を受けて各アクチュエータの駆動を制御する制御手段としての貯湯制御部であり、貯湯制御部４５はリモコン６と無線または有線により通信可能に接続されていると共に、ヒーポン制御部１４と有線にて通信可能に接続されているものである。
【００２７】
ここで、貯湯タンク２について図２に示した断面図に基づいて説明すると、貯湯タンク２は、ステンレス板を深絞り加工により形成した覆椀状で頂部に湯水取出し用の開口部２１１を有した上部鏡板２１２と、ステンレス板を筒状に形成した胴体２１３と、ステンレス板を深絞り加工により形成した椀状の下部鏡板２１４とで構成されており、上部鏡板２１２の周縁端部と胴体２１３の上端周縁部とが溶接接続され、下部鏡板２１４の周縁端部と胴体２１３の下端周縁部とが溶接接続されているものである。
【００２８】
前記上部鏡板２１２には、その側周面に側周面接続穴２１５と、その上面に上面接続穴２１６とが設けられ、前記受熱管２６ａの一端側が上部鏡板２１２の側周面接続穴２１５に挿入され、溶接によって固定されると共に、前記受熱管２６ａの他端側が上部鏡板２１２の上面接続穴２１６に挿入され、溶接によって固定されることで、上部鏡板２１２の覆椀形状に合わせて下方向に向かうほど巻径が大きくなるような円錐螺旋形状の間接熱交換器２６が上部鏡板２１２内に設けられるものである。このように、上部鏡板２１２内に間接熱交換器２６を収めるようにしたので、貯湯タンク２内に貯湯された湯の最も温度が高い最上部に設けることができ、浴槽水の追い焚きまたは保温のための加熱能力が大きくなり、貯湯タンク２内の熱を有効利用することができるものである。なお、側周面接続穴２１５に固定された受熱管２６ａの一端側は、側周面継手２１７を介して風呂戻り管２９が接続されると共に、上面接続穴２１６に固定された受熱管２６ａの他端側は、上面継手２１８を介して風呂往き管２８が接続されるものである。
【００２９】
次に、この一実施形態の貯湯式給湯風呂装置の動作について説明する。
先ず、貯湯タンク２内の湯水をヒートポンプユニット３により沸き上げる沸き上げ運転について説明すると、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜電力時間帯になって貯湯温度センサ４０が貯湯タンク２内に翌日に必要な熱量が残っていないことを検出すると、貯湯制御部４５はヒーポン制御部１４に対して沸き上げ運転開始を指示する。指示を受けたヒーポン制御部１４は圧縮機８や加熱循環ポンプ１３の駆動を開始させ、加熱循環回路４を介して貯湯タンク２下部から供給される低温の湯水を水冷媒熱交換器９にて高温に沸き上げ、貯湯タンク２上部に戻し、貯湯タンク２上部から順次積層して高温水を貯湯していく。そして、貯湯温度センサ４０が必要な熱量が貯湯タンク２内に貯湯されたことを検出すると、貯湯制御部４５はヒーポン制御部１４に対して沸き上げ運転停止を指示し、指示を受けたヒーポン制御部１４は圧縮機８や加熱循環ポンプ１３の駆動を停止させ、沸き上げ運転を終了するものである。
【００３０】
次に、この一実施形態の貯湯式給湯風呂装置の浴槽水の追い焚き動作について説明する。
前記リモコン６のあつめスイッチ４４の操作によって浴槽７の浴槽水の追い焚きが指示される、または、浴槽７内の浴槽水を所定温度に保温するために所定時間毎に行われる追い焚きの指示があると、貯湯制御部４５は、流路切換弁３５を間接熱交換器２６側に切り換えて風呂循環ポンプ３０を駆動し、浴槽７内の浴槽水を貯湯タンク２内に設けられた受熱管２６ａに流通させ、貯湯タンク２内の湯水の熱を利用して浴槽水を加熱するものである。
【００３１】
ここで、間接熱交換器２６は、浴槽水が流通する受熱管２６ａを下方向に向かうほど巻径が大きくなるような円錐螺旋形状とし、図４に示すように、上下隣り合う受熱管２６ａは、上側の受熱管２６ａの外縁部が下側の受熱管２６ａの内縁部より内側にくるように形成され、上側の受熱管２６ａの外縁部と下側の受熱管２６ａの内縁部との間には水平方向において隙間が形成されており、前記浴槽水の追い焚き動作を行っている時、間接熱交換器２６の周囲の貯湯タンク２内の湯水は、間接熱交換器２６を構成する受熱管２６ａを流通する浴槽水との熱交換によって冷却され下降流となり、この下降流に対応して間接熱交換器２６の中心部に上昇流が生じるものである。
【００３２】
この時、図４中の下向き矢印が示すように、上下隣り合う受熱管２６ａのうち、上側の受熱管２６ａを流通する浴槽水との熱交換によって冷却されて発生する貯湯タンク２内の湯水の下降流は、下側の受熱管２６ａによって妨げられることがなく、図４中の上向き矢印が示す上昇流と下向き矢印が示す下降流による貯湯タンク２内の湯水の対流が良好に形成されるので、間接熱交換器２６での熱交換効率を向上することができるものである。
【００３３】
また、給湯を行うと貯湯タンク２内の高温の湯が出湯管１８から流出していき、貯湯タンク２下部から給水が流入し、給湯量が多くなると貯湯タンク２内の残りの高温湯が少なくなる。この時に、浴槽水の追い焚きまたは保温が指示されると、間接熱交換器２６としての受熱管２６ａ内に浴槽水が流入して貯湯タンク２内の残りの高温湯と熱交換して加熱されて流出していくものであるが、間接熱交換器２６は上部鏡板２１２内に設けられ、間接熱交換器２６の取り付けられた高さ位置が貯湯タンク２内の最上部であるため、給湯により貯湯量が減ったとしても、貯湯タンク２内に残った高温湯を浴槽水の追い焚きまたは保温に最後まで利用することが可能となり、貯湯タンク２内の熱を有効利用することができ、浴槽水の加熱のために貯湯タンク内の熱量を給湯分とは別に余分に確保する量を低減できるものである。
【００３４】
また、浴槽水の追い焚きまたは保温を行っている途中で、貯湯タンク２内の貯湯量が減少し、前記沸き上げ運転を行うことになった場合において、間接熱交換器２６は上部鏡板２１２内に設けられ、間接熱交換器２６の取り付けられた高さ位置が貯湯タンク２内の最上部であるため、ヒートポンプユニット３で沸き上げられ、貯湯タンク２上部に戻される高温湯を浴槽水の追い焚きまたは保温用の熱としてすぐに利用することができるものであり、これによって、貯湯タンク２内に担保しておく熱量を少なくすることができ、一日の終了時に貯湯タンク内に使われずに残る湯の量を減少することができる。
【００３５】
また、間接熱交換器２６は、図３に示されているように平面視で受熱管２６ａ同士が重ならないよう受熱管２６ａ同士の間には隙間が形成されているが、この隙間は受熱管２６ａの配管径より小さく設定されており、そうすることで、浴槽水の追い焚きの際に、上下隣り合う受熱管２６ａのうち、上側の受熱管２６ａを流通する浴槽水との熱交換によって冷却されて発生する貯湯タンク２内の湯水の下降流が、下側の受熱管２６ａに妨害されず、下側の受熱管２６ａに影響を与えることがなく、貯湯タンク２内の湯水の対流が良好に形成され、また、間接熱交換器２６の巻径が大きくなり過ぎることなく、上部鏡板２１２内にコンパクトに収納することができるものである。
【００３６】
そして、従来よりも間接熱交換器２６を貯湯タンク２内のさらに上部に配置することによって、ヒートポンプユニット３で沸き上げる湯の温度を低くしても間接熱交換器２６による加熱能力を担保することができるため、間接熱交換器２６で消費する熱量を従来と同じ熱量としたときに、深夜時間帯での沸き上げ温度を下げても間接熱交換器２６での出力を同じに保つことができると共に、自然放熱量を低減し、さらにヒートポンプユニット３での加熱効率を向上させられるため、年間給湯保温効率（ＪＩＳ Ｓ９２２０に基づくＡＰＦ）を向上することができる。
【００３７】
本発明はこの一実施形態に限定されることはなく、発明の要旨を変更しない範囲で様々な変形が可能なものであり、例えば、貯湯式給湯暖房装置にも用いることができる。この他の実施形態の貯湯式給湯暖房装置を図５に基づいて説明する。なお、先の一実施形態と同一のものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
ここで、４６は床暖房パネル等の温水暖房端末で、暖房循環ポンプ４７および暖房温度センサ４８を有した暖房循環回路４９によって、間接熱交換器２６に暖房循環水が循環可能に環状に接続されているものである。５０は給湯および暖房の制御を行う給湯暖房制御部である。
【００３９】
そして、給湯暖房制御部５０に接続された暖房リモコン（図示せず）により、暖房の開始が指示されると、給湯暖房制御部５０は暖房循環ポンプ４７を駆動し、暖房循環水を貯湯タンク２内に設けられた受熱管２６ａに流通させ、貯湯タンク２内の湯水の熱を利用して暖房循環水を加熱するものである。この加熱された暖房循環水が温水暖房端末４６に流入することで暖房が行われるものである。
【００４０】
前記温水暖房端末４６による暖房の際、上下隣り合う受熱管２６ａのうち、上側の受熱管２６ａを流通する暖房循環水との熱交換によって冷却されて発生する貯湯タンク２内の湯水の下降流は、下側の受熱管２６ａによって妨げられることがなく、上昇流と下降流による貯湯タンク２内の湯水の対流が良好に形成され、間接熱交換器２６での熱交換効率を向上することができるものである。また、間接熱交換器２６は上部鏡板２１２内に設けられ、間接熱交換器２６の取り付けられた高さ位置が貯湯タンク２内の最上部であるため、貯湯タンク２内の最も高温の雰囲気にさらされることとなって、温水暖房端末４６による暖房のための加熱能力が大きく、暖房の立ち上がりを早くすることができるものである。
【００４１】
また、給湯を行うと貯湯タンク２内の高温の湯が出湯管１８から流出していき、貯湯タンク２下部から給水が流入し、給湯量が多くなると貯湯タンク２内の残りの高温湯が少なくなる。この時に、暖房が指示されると、間接熱交換器２６としての受熱管２６ａ内に暖房循環水が流入して貯湯タンク２内の残りの高温湯と熱交換して加熱されて流出していくものであるが、間接熱交換器２６は上部鏡板２１２内に設けられ、間接熱交換器２６の取り付けられた高さ位置が貯湯タンク２内の最上部であるため、給湯により貯湯量が減ったとしても、貯湯タンク２内に残った高温湯を温水暖房の熱源として最後まで利用することが可能となり、暖房可能な時間を延ばすことができ、貯湯タンク２内の熱を有効利用することができ、暖房循環水の加熱のために貯湯タンク内の熱量を給湯分とは別に余分に確保する量を低減できるものである。
【００４２】
また、温水暖房端末４６による暖房を行っている途中で、貯湯タンク２内の貯湯量が減少し、前記沸き上げ運転を行うことになった場合において、間接熱交換器２６は上部鏡板２１２内に設けられ、間接熱交換器２６の取り付けられた高さ位置が貯湯タンク２内の最上部であるため、ヒートポンプユニット３で沸き上げられ、貯湯タンク２上部に戻される高温湯を暖房の熱としてすぐに利用することができるものであり、これによって、貯湯タンク２内に担保しておく熱量を少なくすることができ、一日の終了時に貯湯タンク２内に使われずに残る湯の量を減少することができる。
【００４３】
そして、従来よりも間接熱交換器２６を貯湯タンク２内のさらに上部に配置することによって、ヒートポンプユニット３で沸き上げる湯の温度を低くしても間接熱交換器２６による加熱能力を担保することができるため、間接熱交換器２６で消費する熱量を従来と同じ熱量としたときに、深夜時間帯での沸き上げ温度を下げても間接熱交換器２６での出力を同じに保つことができると共に、自然放熱量を低減し、さらにヒートポンプユニット３での加熱効率を向上させられるため、年間給湯保温効率（ＪＩＳ Ｓ９２２０に基づくＡＰＦ）を向上することができる。
【００４４】
なお、本発明の一実施形態および他の実施形態において、間接熱交換器２６は、浴槽水が流通する受熱管２６ａを下方向に向かうほど巻径が大きくなるような円錐螺旋形状とし、上下隣り合う受熱管２６ａは、上側の受熱管２６ａの外縁部が下側の受熱管２６ａの内縁部より内側にくるように形成されているが、上下隣り合う受熱管２６ａは、上側の受熱管２６ａの外縁部が、下側の受熱管２６ａの内縁部より外側かつ下側の受熱管２６ａの外縁部より内側にくるようにして、図３のような平面視で受熱管２６ａ同士が一部重なっている状態であってもよく、そうすることで、上下隣り合う受熱管が一直線上に並んだ従来の間接熱交換器よりも熱交換効率を向上できるものであり、一実施形態および他の実施形態で説明したような、上側の受熱管２６ａの外縁部が下側の受熱管２６ａの内縁部より内側にくるように形成した間接熱交換器２６は、熱交換効率の向上をさらに促進したものである。
【００４５】
なお、本発明の間接熱交換器は、上記一実施形態および他の実施形態の円錐螺旋形状だけでなく、例えば蚊取り線香のような平面上の渦巻き形状としてもよいものである。渦巻き形状とすることで、受熱管の長さを長くしても間接熱交換器全体を上部鏡板内の上部に平面的に配置できるため、従来のように長さを長くすることによって間接熱交換器の下端位置が下方になることがなく、外部の湯水の加熱のために貯湯タンク内の熱量を給湯分とは別に余分に確保する量を低減できるものである。
【符号の説明】
【００４６】
２ 貯湯タンク
２１２ 上部鏡板
２１３ 胴体
２１４ 下部鏡板
３ ヒートポンプユニット
７ 浴槽
２５ 給湯回路
２６ 間接熱交換器
２６ａ 受熱管
２７ 風呂循環回路
４６ 温水暖房端末
４９ 暖房循環回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
覆椀状の上部鏡板と、筒状の胴体と、椀状の下部鏡板とで構成され、内部に湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内の湯水を給湯する給湯回路と、前記上部鏡板内に設けられ該貯湯タンク内の湯水の熱を利用して受熱管を流通する湯水を加熱する間接熱交換器とを備えたものにおいて、前記間接熱交換器は、前記受熱管を渦巻き状に形成したことを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記間接熱交換器は、前記受熱管の渦巻きの内側から外側に向かうほど巻径が大きく、かつ下側に位置するような円錐螺旋形状としたことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】
前記間接熱交換器は、上下隣り合う前記受熱管において、上側の前記受熱管の外縁部が下側の前記受熱管の内縁部より内側にくるように形成したことを特徴とする請求項２記載の貯湯式給湯装置。
【請求項４】
前記間接熱交換器は、浴槽と風呂循環回路で接続され、浴槽水を循環加熱するものであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項５】
前記間接熱交換器は、温水暖房端末と暖房循環回路で接続され、暖房循環水を循環加熱するものであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項１】
覆椀状の上部鏡板と、筒状の胴体と、椀状の下部鏡板とで構成され、内部に湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内の湯水を給湯する給湯回路と、前記上部鏡板内に設けられ該貯湯タンク内の湯水の熱を利用して受熱管を流通する湯水を加熱する間接熱交換器とを備えたものにおいて、前記間接熱交換器は、前記受熱管を渦巻き状に形成したことを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記間接熱交換器は、前記受熱管の渦巻きの内側から外側に向かうほど巻径が大きく、かつ下側に位置するような円錐螺旋形状としたことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】
前記間接熱交換器は、上下隣り合う前記受熱管において、上側の前記受熱管の外縁部が下側の前記受熱管の内縁部より内側にくるように形成したことを特徴とする請求項２記載の貯湯式給湯装置。
【請求項４】
前記間接熱交換器は、浴槽と風呂循環回路で接続され、浴槽水を循環加熱するものであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項５】
前記間接熱交換器は、温水暖房端末と暖房循環回路で接続され、暖房循環水を循環加熱するものであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の貯湯式給湯装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１２２７１０（Ｐ２０１２−１２２７１０Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３４１０７（Ｐ２０１１−３４１０７）
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【特許番号】特許第４８２５３１５号（Ｐ４８２５３１５）
【特許公報発行日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（００００００５３８）株式会社コロナ (753)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【特許番号】特許第４８２５３１５号（Ｐ４８２５３１５）
【特許公報発行日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（００００００５３８）株式会社コロナ (753)
【Ｆターム（参考）】
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