貯湯給湯装置
【課題】貯湯タンクにおける湯水の排水と上水の注水を並行的に容易に実行可能な貯湯給湯装置を提供すること、湯水と上水との入れ替えを簡単な操作で実行可能な貯湯給湯装置を提供することである。
【解決手段】貯湯給湯装置１は、タンク２と、このタンク２の下部に接続された上水を導入可能な注水通路３と、この注水通路３の途中部から分岐し下流側がタンク２の上部に接続された循環加熱通路４と、タンク２の下部に接続された排水通路６とを備え、注水通路３から循環加熱通路４へ分岐する分岐部９に弁手段７が配置され、タンク２の内部の湯水を上水と入れ替える入れ替え運転時には、排水通路６に配置された排水栓８を開放すると共に、弁手段７はタンク２側を閉止して注水通路３と循環加熱通路４とを接続し、タンク２の上部に注水しながらタンク２の下部から排水を行う。
【解決手段】貯湯給湯装置１は、タンク２と、このタンク２の下部に接続された上水を導入可能な注水通路３と、この注水通路３の途中部から分岐し下流側がタンク２の上部に接続された循環加熱通路４と、タンク２の下部に接続された排水通路６とを備え、注水通路３から循環加熱通路４へ分岐する分岐部９に弁手段７が配置され、タンク２の内部の湯水を上水と入れ替える入れ替え運転時には、排水通路６に配置された排水栓８を開放すると共に、弁手段７はタンク２側を閉止して注水通路３と循環加熱通路４とを接続し、タンク２の上部に注水しながらタンク２の下部から排水を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は貯湯給湯装置の貯湯タンクの入れ替え運転に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、貯湯タンク内に貯湯した湯水を熱交換可能な通路を循環させて加熱し、この加熱された湯水を給湯する貯湯給湯装置において、長期間使用すると、貯湯タンク内の底部には、炭酸カルシウムやマグネシウム等（所謂、水垢）が堆積してしまい、衛生上問題が生じたり、上水を注水する為の給水通路や湯水を排水する為の排水通路を塞いでしまう虞がある。
【０００３】
このため、これら堆積した炭酸カルシウムやマグネシウム等を取り除く為に、貯湯タンク内の湯水を定期的に水抜きする必要がある。この種のメンテナンスとしては、一般的に、貯湯タンク内の２〜３割り程度の湯水の入れ替えを年に２，３回実行し、貯湯タンク内の全ての湯水の入れ替えを年に１回実行している。
【０００４】
貯湯タンクの水抜きとしては、例えば、特許文献１のような方法がある。この特許文献１の貯湯式給湯装置には、給湯混合弁を水側に切り換えると共に排水栓を開放して貯湯タンク内の湯水と給水系通路の残水を排水し、所定の時間経過後に、給湯混合弁をお湯側に切り換えて、出湯系通路の残水を排水することで、貯湯タンク内の湯水と給水系通路及び出湯系通路の残水の両方を排水可能にした構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−６４５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、年に数回の定期的なメンテナンスを行う毎に、貯湯タンク内の湯水を排水すると、排水した湯水の分を補うために、上水源から上水を貯湯タンクに再注水する必要がある。貯湯給湯装置を速やかに使用可能状態に復帰させる為には、貯湯タンクから湯水を排水した後に上水を再注水するのではなく、湯水の排水と上水の注入を並行的に実行するのが望ましいが、一般的に貯湯タンクの下部に、注水通路と排水通路の両方が接続されている構造上、湯水の排水と上水の注入を並行的に実行しても注入された上水が直ぐに排水される為、入れ替えを容易に出来ないという問題がある。
【０００７】
例えば、特許文献１の貯湯式給湯装置は、給水通路や排水通路内に残留する残水を確実に排水可能な構成ではあるが、給水通路の下流端と排水通路の上流端とは互いに接続され、これらの共通通路が貯湯タンクの下部に接続されているため、上述のように湯水と上水の入れ替えを並行的に実行可能な構成ではない。
【０００８】
本発明の目的は、貯湯タンクにおける湯水の排水と上水の注水を並行的に容易に実行可能な貯湯給湯装置を提供すること、湯水と上水との入れ替えを簡単な操作で実行可能な貯湯給湯装置を提供すること、等である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の貯湯給湯装置は、タンクと、このタンクの下部に接続された上水を導入可能な注水通路と、この注水通路の途中部から分岐し下流側がタンクの上部に接続された循環加熱通路と、前記タンクの下部に接続された排水通路とを備え、前記注水通路から前記循環加熱通路へ分岐する分岐部に弁手段が配置された貯湯給湯装置において、前記タンクの内部の湯水を上水と入れ替える入れ替え運転時には、前記排水通路に配置された排水栓を開放すると共に、前記弁手段は前記タンク側を閉止して前記注水通路と前記循環加熱通路とを接続し、前記タンクの上部に注水しながら前記タンクの下部から排水を行うことを特徴としている。
【００１０】
請求項２の貯湯給湯装置は、請求項１の発明において、前記循環加熱通路には、流量を調整する流量調整手段と、流量を検知する流量検知手段とが設けられ、前記入れ替え運転時には、前記流量調整手段と前記流量検知手段により排水流量の調整を行いながら前記タンク内の湯水の入れ替えを行うことを特徴としている。
【００１１】
請求項３の貯湯給湯装置は、請求項１又は２の発明において、前記循環加熱通路には、主加熱手段と補助加熱手段の少なくとも一方が備えられ、前記入れ替え運転時には、前記循環加熱通路を流れる上水を加熱しながら入れ替え運転を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、タンクの内部の湯水を上水と入れ替える入れ替え運転時には、排水通路に配置された排水栓を開放すると共に、弁手段はタンク側を閉止して注水通路と循環加熱通路とを接続し、タンクの上部に注水しながらタンクの下部から排水を行うことができるので、タンク内の湯水を上水と層的に入れ替えることができ、タンク内における湯水の排水と上水の注水を並行的に容易に実行することができる。
【００１３】
また、従来のタンク内の湯水の入れ替え運転時に、２回の作業（排水作業と注水作業）が必要だったのを、１回の作業で済ますことができるので、貯湯給湯装置のメンテナンスの手間が減少し、メンテナンスの作業時間を短縮することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、循環加熱通路には、流量調整手段と流量検知手段とが設けられ、入れ替え運転時には、流量調整手段と流量検知手段により排水流量の調整を行いながらタンク内の湯水の入れ替えを行うので、タンク上部から注水される上水を、タンク内の湯水と攪拌させない程度に調整して、タンクの底部に堆積した炭酸カルシウムやマグネシウム等を含む湯水をタンク内から確実に排水することができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、循環加熱通路には、主加熱手段と補助加熱手段の少なくとも一方が備えられ、入れ替え運転時には、循環加熱通路を流れる上水を加熱しながら入れ替え運転を行うので、タンク内において、湯水の入れ替え運転が終了した段階でタンク内には湯水で満たされているので、湯水の再加熱を待たずに早期に給湯することができる。また、上水を加熱することで、タンク内における温度差による湯水と上水との対流を抑制し、湯水と上水とを効率良く入れ替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１に係る貯湯給湯装置の概略構成図である。
【図２】三方弁の制御パターンを示す図表である。
【図３】実施例２に係る貯湯給湯装置の概略構成図である。
【図４】第１，第２開閉弁の制御パターンを示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１８】
先ず、貯湯給湯装置１の全体構成について説明する。
図１に示すように、貯湯給湯装置１は、貯湯タンク２、注水通路３、循環加熱通路４、出湯通路５、排水通路６、三方弁７、排水栓８等を有する。貯湯タンク２は湯水を貯留可能な上下方向に比較的長い断熱性の密閉タンクであり、貯湯タンク２内の複数の貯留層の湯水の温度が複数のタンク湯水温度センサ２ａ〜２ｄにより検出される。
【００１９】
注水通路３は、上流通路部３ａ、下流通路部３ｂを有する。貯湯タンク２の下部には、注水通路３の下流端の下流通路部３ｂが接続され、上流通路部３ａを介して上水源から上水を導入可能である。注水通路３の途中部から循環加熱通路４の往き通路部４ａが分岐し、注水通路３から循環加熱通路４へ分岐する分岐部９に三方弁７（弁手段に相当する）が配置されている。
【００２０】
注水通路３の上流通路部３ａの下流端が三方弁７（ポートＡ）に接続され、循環加熱通路４の往き通路部４ａの上流端が三方弁７（ポートＢ）に接続され、注水通路３の下流通路部３ｂの上流端が三方弁７（ポートＣ）に接続され、この三方弁７により、注水通路３の上流通路部３ａと下流通路部３ｂとの接続（ポートＡ−ポートＣ間）、注水通路３の上流通路部３ａと循環加熱通路４の往き通路部４ａとの接続（ポートＡ−ポートＢ間）、注水通路３の下流通路部３ｂと循環加熱通路４の往き通路部４ａとの接続（ポートＢ−ポートＣ間）の何れか択一的に選択される。
【００２１】
循環加熱通路４は、貯湯タンク２内の湯水が循環する通路であり、往き通路部４ａ、中間通路部４ｂ、戻り通路部４ｃを有する。貯湯タンク２から循環ポンプ１１を介して湯水が注水通路３の下流通路部３ｂ、往き通路部４ａを通り、主加熱装置２１の熱交換通路部２１ａに送られ加熱される。主加熱装置２１で加熱された湯水は中間通路部４ｂを通り、副加熱装置２２の熱交換通路部２２ａに送られ、主加熱装置２１による加熱が不十分の場合は再度加熱される。副加熱装置２２を通った湯水は、戻り通路部４ｃを流れて貯湯タンク２に送られる。尚、循環加熱通路４を流れる湯水は、主加熱装置２１により加熱されずに、副加熱装置２２でのみ加熱されても良い。
【００２２】
循環加熱通路４の戻り通路部４ｃには、流量を調整する流量調整弁１２（流量調整手段に相当する）と、流量を検知する流量検知センサ１３（流量検知手段に相当する）とが設けられている。
【００２３】
貯湯タンク２の上部には、循環加熱通路４の戻り通路部４ｃと、出湯通路５の上流通路部５ａとが接続され、貯湯タンク２内に貯留された高温の湯水（例えば、８０〜９０℃）を出湯通路５に供給することができる。貯湯タンク２の下部には、貯湯タンク２内の湯水を排水する為の排水通路６が接続されている。排水通路６の途中部には、電磁弁からなる排水栓８が設けられている。
【００２４】
出湯通路５は、高温の湯水が流れる上流通路部５ａ、水と高温の湯水が混合された混合湯水が流れる下流通路部５ｂを有している。上流通路部５ａの下流端が混合弁１４に接続され、下流通路部５ｂの上流端が混合弁１４に接続され、注水通路３の上流通路部３ａから分岐したバイパス通路部１５が混合弁１４に接続されている。下流通路部５ｂの下流端に給湯栓１６が接続されている。混合弁１４は、出湯温度が指令温度になるように、混合される水と高温の湯水の流量比が制御される。
【００２５】
主加熱装置２１（主加熱手段に相当する）は、内部に循環加熱通路４の一部を構成する熱交換通路部２１ａを備え、循環加熱通路４内を循環する湯水を、高温の媒体を利用した熱交換により加熱可能なものである。この主加熱装置２１は、ヒートポンプ式加熱装置、燃料電池発電装置、ガスエンジン等を採用しても良いし、これら以外にも種々の公知なものを採用可能である。
【００２６】
副加熱装置２２（補助加熱手段に相当する）は、主加熱装置２１と同様に、内部に循環加熱通路４の一部を構成する熱交換通路部２２ａを備え、主加熱装置２１による湯水の加熱が不足した場合に湯水を再加熱可能なものである。副加熱装置２２は、ガス給湯器を採用することができ、上記の流量調整弁１２と流量検知センサ１３とをこのガス給湯器が有するもので代用することができる。尚、副加熱装置２２として、このガス給湯器以外にも公知なものを採用可能である。
【００２７】
尚、貯湯給湯装置１には、上記の温度センサ２ａ〜２ｄや流量検知センサ１３以外にも図示を省略した各種温度センサや流量センサが設けられ、これら各種センサの信号に基づいて、三方弁７、排水栓８、循環ポンプ１１、流量調整弁１２、混合弁１４等を制御し、各種運転（通常の循環運転、給湯運転、入れ替え運転等）を実行する。
【００２８】
次に、貯湯給湯装置１の作用・効果について説明する。
図２に示すように、貯湯給湯装置１は、貯湯タンク２内の湯水を循環加熱通路４に循環させて加熱する循環運転モード（ａ）、貯湯タンク２から湯水を出湯すると共に上水源から低温の上水を貯湯タンク２に導入する給湯運転モード（ｂ）、貯湯タンク２の内部の湯水を上水と入れ替える入れ替え運転モード（ｃ）との３つの運転パターンを有する。
【００２９】
循環運転モード（ａ）においては、三方弁７をポートＢ−ポートＣ間を接続する開弁状態に設定する。つまり、三方弁７は、注水通路３の上流通路部３ａを閉止して、注水通路３の下流通路部３ｂと循環加熱通路４の往き通路部４ａとを接続して、循環加熱通路４を循環状態になるように制御される。
【００３０】
循環ポンプ１１の駆動により貯湯タンク２の下端部から下流通路部３ｂと往き通路部４ａとを経て主加熱装置２１に流入して湯水は加熱され、この加熱された湯水が中間通路部４ｂを経て副加熱装置２２に流入して必要に応じて再加熱され、戻り通路部４ｃを通って貯湯タンク２に貯留され、この運転を繰り返すことで貯湯タンク２に高温の湯水が貯留される。この循環運転モード（ａ）は、制御部が貯湯タンク２内の湯水の温度が不足していると判定した場合に自動的に実行しても良いし、ユーザによるリモコン操作による指令信号に基づいて実行しても良い。
【００３１】
給湯運転モード（ｂ）においては、三方弁７をポートＡ−ポートＣ間を接続する開弁状態に設定する。つまり、三方弁７は、循環加熱通路４の往き通路部４ａを閉止して、注水通路３の上流通路部３ａと下流通路部３ｂとを接続するように制御され、貯湯タンク２から出湯通路５を介して出湯される湯水の分を補充する為に、上水源より上水が注水通路３の上流通路部３ａと下流通路部３ｂとを経て貯湯タンク２に導入される。
【００３２】
入れ替え運転モード（ｃ）においては、年数回のメンテナンスを行う為にユーザのリモコン操作により指令信号が制御部（図示略）に送信されると、この制御部によって排水通路６に配置された排水栓８を開放すると共に三方弁７のポートＡ−ポートＢ間を接続する開弁状態に設定する。つまり、三方弁７は、注水通路３の下流通路部３ｂ（貯湯タンク２側）を閉止して、注水通路３の上流通路部３ａと循環加熱通路４の往き通路部４ａとを接続するように制御される。
【００３３】
上水源から注水通路３と循環加熱通路４を介して貯湯タンク２上部に上水を注水すると、この注水圧力により貯湯タンク２の下部から湯水を、排水通路６を介して外部に排水する。このとき、排水栓８の開放に伴い、貯湯タンク２の底部に堆積した炭酸カルシウムやマグネシウム等も湯水と共に排水通路６から排水される。貯湯タンク２からの排水流量は、流量検知センサ１３で循環加熱通路４内を流れる上水の流量を測定し、この測定値に基づいて流量調整弁１２により貯湯タンク２内の湯水が攪拌しない程度の流量となるように調整される。
【００３４】
このように、貯湯タンク２の内部の湯水を上水と入れ替える入れ替え運転時には、排水通路６に配置された排水栓８を開放すると共に、三方弁７は貯湯タンク２側を閉止して注水通路３と循環加熱通路４とを接続し、貯湯タンク２の上部に注水しながら貯湯タンク２の下部から排水を行うことができるので、貯湯タンク２内の湯水を上水と層的に入れ替えることができ、貯湯タンク２内の湯水の排水と貯湯タンク２内への上水の注水を並行的に容易に実行することができる。
【００３５】
また、従来の貯湯タンク２内の湯水の入れ替え運転時に、２回の作業（排水作業と注水作業）が必要だったのを、１回の作業で済ますことができるので、貯湯給湯装置１のメンテナンスの手間が減少し、メンテナンスの作業時間を短縮することができる。
【００３６】
さらに、循環加熱通路４には、流量調整弁１２と流量検知センサ１３とが設けられ、入れ替え運転時には、流量調整弁１２と流量検知センサ１３により排水流量の調整を行いながら貯湯タンク２内の湯水の入れ替えを行うので、貯湯タンク２上部から注水される上水を、貯湯タンク２内の湯水と攪拌させない程度に調整して、貯湯タンク２の底部に堆積した炭酸カルシウムやマグネシウム等を含む湯水を貯湯タンク２内から確実に排水することができる。
【００３７】
尚、排水栓８は電磁弁で構成され、三方弁７や流量調整弁１２等と同様に、ユーザによるリモコン操作を介して制御部により制御可能であるので、この入れ替え運転モード（ｃ）を全自動で実行することができる。
【実施例２】
【００３８】
次に、実施例１の貯湯給湯装置１を部分的に変更した実施例２について説明するが、実施例１と同様の構成要素には同様の参照符号を付して説明を省略し、異なる構成要素についてのみ説明する。図３に示すように、この貯湯給湯装置１Ａは、実施例１の三方弁７の代わりに第１，第２開閉弁７Ａ，７Ｂが設けられている。
【００３９】
図３に示すように、貯湯給湯装置１Ａにおいて、注水通路３の途中部から循環加熱通路４の往き通路部４ａが分岐し、注水通路３から循環加熱通路４へ分岐する分岐部９に第１，第２開閉弁７Ａ，７Ｂ（弁手段に相当する）が配置されている。分岐部９において、第１開閉弁７Ａは注水通路３の下流通路部３ｂ側に設けられ、第２開閉弁７Ｂは循環加熱通路４の往き通路部４ａ側に設けられている。第１，第２開閉弁７Ａ，７Ｂにより、注水通路３の上流通路部３ａと下流通路部３ｂとの接続、注水通路３の上流通路部３ａと循環加熱通路４の往き通路部４ａとの接続、注水通路３の下流通路部３ｂと循環加熱通路４の往き通路部４ａとの接続の何れか択一的に選択される。
【００４０】
次に、貯湯給湯装置１Ａの作用・効果について説明する。
図４に示すように、貯湯給湯装置１Ａは、実施例１と同様の貯湯タンク２内の湯水を循環加熱通路４に循環させて加熱する循環運転モード（ａ）、上水源から低温の上水を貯湯タンク２に導入する給湯運転モード（ｂ）、貯湯タンク２の内部の湯水を上水と入れ替える入れ替え運転モード（ｃ）との３つの運転パターンを有する。
【００４１】
循環運転モード（ａ）においては、貯湯給湯装置１Ａの第１開閉弁７Ａを開弁状態に設定し、第２開閉弁７Ｂを開弁状態に設定する。つまり、第１，第２開閉弁７Ａ，７Ｂは、湯水循環通路４を循環状態になるように制御される。この循環運転モード（ａ）による貯湯給湯装置１Ａの作用は、実施例１と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００４２】
給湯運転モード（ｂ）においては、貯湯給湯装置１Ａの第１開閉弁７Ａを開弁状態に設定し、第２開閉弁７Ｂを閉弁状態に設定する。つまり、第１，第２開閉弁７Ａ，７Ｂは、循環加熱通路４の往き通路部４ａを閉止して、注水通路３の上流通路部３ａと下流通路部３ｂとを接続するように制御される。この給湯運転モード（ｂ）による貯湯給湯装置１Ａの作用は、実施例１と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００４３】
入れ替え運転モード（ｃ）においては、貯湯給湯装置１Ａの第１開閉弁７Ａを閉弁状態に設定し、第２開閉弁７Ｂを開弁状態に設定する。つまり、第１，第２開閉弁７Ａ，７Ｂは、注水通路３の下流通路部３ｂ（貯湯タンク２側）を閉止して、注水通路３の上流通路部３ａと循環加熱通路４の往き通路部４ａとを接続するように制御される。この入れ替え運転モード（ｃ）による貯湯給湯装置１Ａの作用は、実施例１と同様であるので詳細な説明は省略する。
その他の構成、作用及び効果は前記実施例１と同様であるので説明は省略する。
【００４４】
次に、前記実施例１，２を部分的に変更した形態について説明する。
［１］前記実施例１，２の入れ替え運転時において、循環加熱通路４を流れる上水を特に加熱していないが、主加熱装置２１と副加熱装置２２の少なくとも一方により、上水を加熱しながら入れ替え運転を行っても良い。この場合、貯湯タンク２内において、入れ替え運転が終了した段階で貯湯タンク２内は湯水で満たされているので、湯水の再加熱を待たずに早期に給湯することができる。また、上水を加熱することで、貯湯タンク２内における温度差による湯水と上水との対流を抑制し、湯水と上水とを効率良く入れ替えすることができる。尚、主加熱装置２１と副加熱装置２２とは、必ずしも両方とも備える必要はなく、主加熱装置２１と副加熱装置２２のうち少なくとも一方を備える構成でも良い。副加熱装置２２を備えていない場合は、上記の流量調整弁１２と流量検知センサ１３とを副加熱装置２２のものを代用する代わりに独立に夫々設けても良い。
【００４５】
［２］前記実施例１，２の排水栓８は、リモコン操作の指令信号に基づいて自動的に開閉可能であるが、特に自動的に開閉可能な構成に限定する必要はなく、ユーザにより手動で開閉可能な排水栓８を採用しても良い。この場合、入れ替え運転モード（ｃ）を実行する際には、排水栓８を手動により開放した後に、リモコン操作により入れ替え運転を実行し、入れ替え運転が終了した後に、排水栓８を手動で閉止すれば良い。
【００４６】
［３］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。
【符号の説明】
【００４７】
１、１Ａ 貯湯給湯装置
２ 貯湯タンク
３ 注水通路
４ 循環加熱通路
６ 排水通路
７ 三方弁（弁手段）
７Ａ，７Ｂ 第１，第２開閉弁（弁手段）
８ 排水栓
９ 分岐部
１２ 流量調整弁（流量調整手段）
１３ 流量検知センサ（流量検知手段）
２１ 主加熱装置（主加熱手段）
２２ 副加熱装置（補助加熱手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は貯湯給湯装置の貯湯タンクの入れ替え運転に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、貯湯タンク内に貯湯した湯水を熱交換可能な通路を循環させて加熱し、この加熱された湯水を給湯する貯湯給湯装置において、長期間使用すると、貯湯タンク内の底部には、炭酸カルシウムやマグネシウム等（所謂、水垢）が堆積してしまい、衛生上問題が生じたり、上水を注水する為の給水通路や湯水を排水する為の排水通路を塞いでしまう虞がある。
【０００３】
このため、これら堆積した炭酸カルシウムやマグネシウム等を取り除く為に、貯湯タンク内の湯水を定期的に水抜きする必要がある。この種のメンテナンスとしては、一般的に、貯湯タンク内の２〜３割り程度の湯水の入れ替えを年に２，３回実行し、貯湯タンク内の全ての湯水の入れ替えを年に１回実行している。
【０００４】
貯湯タンクの水抜きとしては、例えば、特許文献１のような方法がある。この特許文献１の貯湯式給湯装置には、給湯混合弁を水側に切り換えると共に排水栓を開放して貯湯タンク内の湯水と給水系通路の残水を排水し、所定の時間経過後に、給湯混合弁をお湯側に切り換えて、出湯系通路の残水を排水することで、貯湯タンク内の湯水と給水系通路及び出湯系通路の残水の両方を排水可能にした構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−６４５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、年に数回の定期的なメンテナンスを行う毎に、貯湯タンク内の湯水を排水すると、排水した湯水の分を補うために、上水源から上水を貯湯タンクに再注水する必要がある。貯湯給湯装置を速やかに使用可能状態に復帰させる為には、貯湯タンクから湯水を排水した後に上水を再注水するのではなく、湯水の排水と上水の注入を並行的に実行するのが望ましいが、一般的に貯湯タンクの下部に、注水通路と排水通路の両方が接続されている構造上、湯水の排水と上水の注入を並行的に実行しても注入された上水が直ぐに排水される為、入れ替えを容易に出来ないという問題がある。
【０００７】
例えば、特許文献１の貯湯式給湯装置は、給水通路や排水通路内に残留する残水を確実に排水可能な構成ではあるが、給水通路の下流端と排水通路の上流端とは互いに接続され、これらの共通通路が貯湯タンクの下部に接続されているため、上述のように湯水と上水の入れ替えを並行的に実行可能な構成ではない。
【０００８】
本発明の目的は、貯湯タンクにおける湯水の排水と上水の注水を並行的に容易に実行可能な貯湯給湯装置を提供すること、湯水と上水との入れ替えを簡単な操作で実行可能な貯湯給湯装置を提供すること、等である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の貯湯給湯装置は、タンクと、このタンクの下部に接続された上水を導入可能な注水通路と、この注水通路の途中部から分岐し下流側がタンクの上部に接続された循環加熱通路と、前記タンクの下部に接続された排水通路とを備え、前記注水通路から前記循環加熱通路へ分岐する分岐部に弁手段が配置された貯湯給湯装置において、前記タンクの内部の湯水を上水と入れ替える入れ替え運転時には、前記排水通路に配置された排水栓を開放すると共に、前記弁手段は前記タンク側を閉止して前記注水通路と前記循環加熱通路とを接続し、前記タンクの上部に注水しながら前記タンクの下部から排水を行うことを特徴としている。
【００１０】
請求項２の貯湯給湯装置は、請求項１の発明において、前記循環加熱通路には、流量を調整する流量調整手段と、流量を検知する流量検知手段とが設けられ、前記入れ替え運転時には、前記流量調整手段と前記流量検知手段により排水流量の調整を行いながら前記タンク内の湯水の入れ替えを行うことを特徴としている。
【００１１】
請求項３の貯湯給湯装置は、請求項１又は２の発明において、前記循環加熱通路には、主加熱手段と補助加熱手段の少なくとも一方が備えられ、前記入れ替え運転時には、前記循環加熱通路を流れる上水を加熱しながら入れ替え運転を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、タンクの内部の湯水を上水と入れ替える入れ替え運転時には、排水通路に配置された排水栓を開放すると共に、弁手段はタンク側を閉止して注水通路と循環加熱通路とを接続し、タンクの上部に注水しながらタンクの下部から排水を行うことができるので、タンク内の湯水を上水と層的に入れ替えることができ、タンク内における湯水の排水と上水の注水を並行的に容易に実行することができる。
【００１３】
また、従来のタンク内の湯水の入れ替え運転時に、２回の作業（排水作業と注水作業）が必要だったのを、１回の作業で済ますことができるので、貯湯給湯装置のメンテナンスの手間が減少し、メンテナンスの作業時間を短縮することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、循環加熱通路には、流量調整手段と流量検知手段とが設けられ、入れ替え運転時には、流量調整手段と流量検知手段により排水流量の調整を行いながらタンク内の湯水の入れ替えを行うので、タンク上部から注水される上水を、タンク内の湯水と攪拌させない程度に調整して、タンクの底部に堆積した炭酸カルシウムやマグネシウム等を含む湯水をタンク内から確実に排水することができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、循環加熱通路には、主加熱手段と補助加熱手段の少なくとも一方が備えられ、入れ替え運転時には、循環加熱通路を流れる上水を加熱しながら入れ替え運転を行うので、タンク内において、湯水の入れ替え運転が終了した段階でタンク内には湯水で満たされているので、湯水の再加熱を待たずに早期に給湯することができる。また、上水を加熱することで、タンク内における温度差による湯水と上水との対流を抑制し、湯水と上水とを効率良く入れ替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１に係る貯湯給湯装置の概略構成図である。
【図２】三方弁の制御パターンを示す図表である。
【図３】実施例２に係る貯湯給湯装置の概略構成図である。
【図４】第１，第２開閉弁の制御パターンを示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１８】
先ず、貯湯給湯装置１の全体構成について説明する。
図１に示すように、貯湯給湯装置１は、貯湯タンク２、注水通路３、循環加熱通路４、出湯通路５、排水通路６、三方弁７、排水栓８等を有する。貯湯タンク２は湯水を貯留可能な上下方向に比較的長い断熱性の密閉タンクであり、貯湯タンク２内の複数の貯留層の湯水の温度が複数のタンク湯水温度センサ２ａ〜２ｄにより検出される。
【００１９】
注水通路３は、上流通路部３ａ、下流通路部３ｂを有する。貯湯タンク２の下部には、注水通路３の下流端の下流通路部３ｂが接続され、上流通路部３ａを介して上水源から上水を導入可能である。注水通路３の途中部から循環加熱通路４の往き通路部４ａが分岐し、注水通路３から循環加熱通路４へ分岐する分岐部９に三方弁７（弁手段に相当する）が配置されている。
【００２０】
注水通路３の上流通路部３ａの下流端が三方弁７（ポートＡ）に接続され、循環加熱通路４の往き通路部４ａの上流端が三方弁７（ポートＢ）に接続され、注水通路３の下流通路部３ｂの上流端が三方弁７（ポートＣ）に接続され、この三方弁７により、注水通路３の上流通路部３ａと下流通路部３ｂとの接続（ポートＡ−ポートＣ間）、注水通路３の上流通路部３ａと循環加熱通路４の往き通路部４ａとの接続（ポートＡ−ポートＢ間）、注水通路３の下流通路部３ｂと循環加熱通路４の往き通路部４ａとの接続（ポートＢ−ポートＣ間）の何れか択一的に選択される。
【００２１】
循環加熱通路４は、貯湯タンク２内の湯水が循環する通路であり、往き通路部４ａ、中間通路部４ｂ、戻り通路部４ｃを有する。貯湯タンク２から循環ポンプ１１を介して湯水が注水通路３の下流通路部３ｂ、往き通路部４ａを通り、主加熱装置２１の熱交換通路部２１ａに送られ加熱される。主加熱装置２１で加熱された湯水は中間通路部４ｂを通り、副加熱装置２２の熱交換通路部２２ａに送られ、主加熱装置２１による加熱が不十分の場合は再度加熱される。副加熱装置２２を通った湯水は、戻り通路部４ｃを流れて貯湯タンク２に送られる。尚、循環加熱通路４を流れる湯水は、主加熱装置２１により加熱されずに、副加熱装置２２でのみ加熱されても良い。
【００２２】
循環加熱通路４の戻り通路部４ｃには、流量を調整する流量調整弁１２（流量調整手段に相当する）と、流量を検知する流量検知センサ１３（流量検知手段に相当する）とが設けられている。
【００２３】
貯湯タンク２の上部には、循環加熱通路４の戻り通路部４ｃと、出湯通路５の上流通路部５ａとが接続され、貯湯タンク２内に貯留された高温の湯水（例えば、８０〜９０℃）を出湯通路５に供給することができる。貯湯タンク２の下部には、貯湯タンク２内の湯水を排水する為の排水通路６が接続されている。排水通路６の途中部には、電磁弁からなる排水栓８が設けられている。
【００２４】
出湯通路５は、高温の湯水が流れる上流通路部５ａ、水と高温の湯水が混合された混合湯水が流れる下流通路部５ｂを有している。上流通路部５ａの下流端が混合弁１４に接続され、下流通路部５ｂの上流端が混合弁１４に接続され、注水通路３の上流通路部３ａから分岐したバイパス通路部１５が混合弁１４に接続されている。下流通路部５ｂの下流端に給湯栓１６が接続されている。混合弁１４は、出湯温度が指令温度になるように、混合される水と高温の湯水の流量比が制御される。
【００２５】
主加熱装置２１（主加熱手段に相当する）は、内部に循環加熱通路４の一部を構成する熱交換通路部２１ａを備え、循環加熱通路４内を循環する湯水を、高温の媒体を利用した熱交換により加熱可能なものである。この主加熱装置２１は、ヒートポンプ式加熱装置、燃料電池発電装置、ガスエンジン等を採用しても良いし、これら以外にも種々の公知なものを採用可能である。
【００２６】
副加熱装置２２（補助加熱手段に相当する）は、主加熱装置２１と同様に、内部に循環加熱通路４の一部を構成する熱交換通路部２２ａを備え、主加熱装置２１による湯水の加熱が不足した場合に湯水を再加熱可能なものである。副加熱装置２２は、ガス給湯器を採用することができ、上記の流量調整弁１２と流量検知センサ１３とをこのガス給湯器が有するもので代用することができる。尚、副加熱装置２２として、このガス給湯器以外にも公知なものを採用可能である。
【００２７】
尚、貯湯給湯装置１には、上記の温度センサ２ａ〜２ｄや流量検知センサ１３以外にも図示を省略した各種温度センサや流量センサが設けられ、これら各種センサの信号に基づいて、三方弁７、排水栓８、循環ポンプ１１、流量調整弁１２、混合弁１４等を制御し、各種運転（通常の循環運転、給湯運転、入れ替え運転等）を実行する。
【００２８】
次に、貯湯給湯装置１の作用・効果について説明する。
図２に示すように、貯湯給湯装置１は、貯湯タンク２内の湯水を循環加熱通路４に循環させて加熱する循環運転モード（ａ）、貯湯タンク２から湯水を出湯すると共に上水源から低温の上水を貯湯タンク２に導入する給湯運転モード（ｂ）、貯湯タンク２の内部の湯水を上水と入れ替える入れ替え運転モード（ｃ）との３つの運転パターンを有する。
【００２９】
循環運転モード（ａ）においては、三方弁７をポートＢ−ポートＣ間を接続する開弁状態に設定する。つまり、三方弁７は、注水通路３の上流通路部３ａを閉止して、注水通路３の下流通路部３ｂと循環加熱通路４の往き通路部４ａとを接続して、循環加熱通路４を循環状態になるように制御される。
【００３０】
循環ポンプ１１の駆動により貯湯タンク２の下端部から下流通路部３ｂと往き通路部４ａとを経て主加熱装置２１に流入して湯水は加熱され、この加熱された湯水が中間通路部４ｂを経て副加熱装置２２に流入して必要に応じて再加熱され、戻り通路部４ｃを通って貯湯タンク２に貯留され、この運転を繰り返すことで貯湯タンク２に高温の湯水が貯留される。この循環運転モード（ａ）は、制御部が貯湯タンク２内の湯水の温度が不足していると判定した場合に自動的に実行しても良いし、ユーザによるリモコン操作による指令信号に基づいて実行しても良い。
【００３１】
給湯運転モード（ｂ）においては、三方弁７をポートＡ−ポートＣ間を接続する開弁状態に設定する。つまり、三方弁７は、循環加熱通路４の往き通路部４ａを閉止して、注水通路３の上流通路部３ａと下流通路部３ｂとを接続するように制御され、貯湯タンク２から出湯通路５を介して出湯される湯水の分を補充する為に、上水源より上水が注水通路３の上流通路部３ａと下流通路部３ｂとを経て貯湯タンク２に導入される。
【００３２】
入れ替え運転モード（ｃ）においては、年数回のメンテナンスを行う為にユーザのリモコン操作により指令信号が制御部（図示略）に送信されると、この制御部によって排水通路６に配置された排水栓８を開放すると共に三方弁７のポートＡ−ポートＢ間を接続する開弁状態に設定する。つまり、三方弁７は、注水通路３の下流通路部３ｂ（貯湯タンク２側）を閉止して、注水通路３の上流通路部３ａと循環加熱通路４の往き通路部４ａとを接続するように制御される。
【００３３】
上水源から注水通路３と循環加熱通路４を介して貯湯タンク２上部に上水を注水すると、この注水圧力により貯湯タンク２の下部から湯水を、排水通路６を介して外部に排水する。このとき、排水栓８の開放に伴い、貯湯タンク２の底部に堆積した炭酸カルシウムやマグネシウム等も湯水と共に排水通路６から排水される。貯湯タンク２からの排水流量は、流量検知センサ１３で循環加熱通路４内を流れる上水の流量を測定し、この測定値に基づいて流量調整弁１２により貯湯タンク２内の湯水が攪拌しない程度の流量となるように調整される。
【００３４】
このように、貯湯タンク２の内部の湯水を上水と入れ替える入れ替え運転時には、排水通路６に配置された排水栓８を開放すると共に、三方弁７は貯湯タンク２側を閉止して注水通路３と循環加熱通路４とを接続し、貯湯タンク２の上部に注水しながら貯湯タンク２の下部から排水を行うことができるので、貯湯タンク２内の湯水を上水と層的に入れ替えることができ、貯湯タンク２内の湯水の排水と貯湯タンク２内への上水の注水を並行的に容易に実行することができる。
【００３５】
また、従来の貯湯タンク２内の湯水の入れ替え運転時に、２回の作業（排水作業と注水作業）が必要だったのを、１回の作業で済ますことができるので、貯湯給湯装置１のメンテナンスの手間が減少し、メンテナンスの作業時間を短縮することができる。
【００３６】
さらに、循環加熱通路４には、流量調整弁１２と流量検知センサ１３とが設けられ、入れ替え運転時には、流量調整弁１２と流量検知センサ１３により排水流量の調整を行いながら貯湯タンク２内の湯水の入れ替えを行うので、貯湯タンク２上部から注水される上水を、貯湯タンク２内の湯水と攪拌させない程度に調整して、貯湯タンク２の底部に堆積した炭酸カルシウムやマグネシウム等を含む湯水を貯湯タンク２内から確実に排水することができる。
【００３７】
尚、排水栓８は電磁弁で構成され、三方弁７や流量調整弁１２等と同様に、ユーザによるリモコン操作を介して制御部により制御可能であるので、この入れ替え運転モード（ｃ）を全自動で実行することができる。
【実施例２】
【００３８】
次に、実施例１の貯湯給湯装置１を部分的に変更した実施例２について説明するが、実施例１と同様の構成要素には同様の参照符号を付して説明を省略し、異なる構成要素についてのみ説明する。図３に示すように、この貯湯給湯装置１Ａは、実施例１の三方弁７の代わりに第１，第２開閉弁７Ａ，７Ｂが設けられている。
【００３９】
図３に示すように、貯湯給湯装置１Ａにおいて、注水通路３の途中部から循環加熱通路４の往き通路部４ａが分岐し、注水通路３から循環加熱通路４へ分岐する分岐部９に第１，第２開閉弁７Ａ，７Ｂ（弁手段に相当する）が配置されている。分岐部９において、第１開閉弁７Ａは注水通路３の下流通路部３ｂ側に設けられ、第２開閉弁７Ｂは循環加熱通路４の往き通路部４ａ側に設けられている。第１，第２開閉弁７Ａ，７Ｂにより、注水通路３の上流通路部３ａと下流通路部３ｂとの接続、注水通路３の上流通路部３ａと循環加熱通路４の往き通路部４ａとの接続、注水通路３の下流通路部３ｂと循環加熱通路４の往き通路部４ａとの接続の何れか択一的に選択される。
【００４０】
次に、貯湯給湯装置１Ａの作用・効果について説明する。
図４に示すように、貯湯給湯装置１Ａは、実施例１と同様の貯湯タンク２内の湯水を循環加熱通路４に循環させて加熱する循環運転モード（ａ）、上水源から低温の上水を貯湯タンク２に導入する給湯運転モード（ｂ）、貯湯タンク２の内部の湯水を上水と入れ替える入れ替え運転モード（ｃ）との３つの運転パターンを有する。
【００４１】
循環運転モード（ａ）においては、貯湯給湯装置１Ａの第１開閉弁７Ａを開弁状態に設定し、第２開閉弁７Ｂを開弁状態に設定する。つまり、第１，第２開閉弁７Ａ，７Ｂは、湯水循環通路４を循環状態になるように制御される。この循環運転モード（ａ）による貯湯給湯装置１Ａの作用は、実施例１と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００４２】
給湯運転モード（ｂ）においては、貯湯給湯装置１Ａの第１開閉弁７Ａを開弁状態に設定し、第２開閉弁７Ｂを閉弁状態に設定する。つまり、第１，第２開閉弁７Ａ，７Ｂは、循環加熱通路４の往き通路部４ａを閉止して、注水通路３の上流通路部３ａと下流通路部３ｂとを接続するように制御される。この給湯運転モード（ｂ）による貯湯給湯装置１Ａの作用は、実施例１と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００４３】
入れ替え運転モード（ｃ）においては、貯湯給湯装置１Ａの第１開閉弁７Ａを閉弁状態に設定し、第２開閉弁７Ｂを開弁状態に設定する。つまり、第１，第２開閉弁７Ａ，７Ｂは、注水通路３の下流通路部３ｂ（貯湯タンク２側）を閉止して、注水通路３の上流通路部３ａと循環加熱通路４の往き通路部４ａとを接続するように制御される。この入れ替え運転モード（ｃ）による貯湯給湯装置１Ａの作用は、実施例１と同様であるので詳細な説明は省略する。
その他の構成、作用及び効果は前記実施例１と同様であるので説明は省略する。
【００４４】
次に、前記実施例１，２を部分的に変更した形態について説明する。
［１］前記実施例１，２の入れ替え運転時において、循環加熱通路４を流れる上水を特に加熱していないが、主加熱装置２１と副加熱装置２２の少なくとも一方により、上水を加熱しながら入れ替え運転を行っても良い。この場合、貯湯タンク２内において、入れ替え運転が終了した段階で貯湯タンク２内は湯水で満たされているので、湯水の再加熱を待たずに早期に給湯することができる。また、上水を加熱することで、貯湯タンク２内における温度差による湯水と上水との対流を抑制し、湯水と上水とを効率良く入れ替えすることができる。尚、主加熱装置２１と副加熱装置２２とは、必ずしも両方とも備える必要はなく、主加熱装置２１と副加熱装置２２のうち少なくとも一方を備える構成でも良い。副加熱装置２２を備えていない場合は、上記の流量調整弁１２と流量検知センサ１３とを副加熱装置２２のものを代用する代わりに独立に夫々設けても良い。
【００４５】
［２］前記実施例１，２の排水栓８は、リモコン操作の指令信号に基づいて自動的に開閉可能であるが、特に自動的に開閉可能な構成に限定する必要はなく、ユーザにより手動で開閉可能な排水栓８を採用しても良い。この場合、入れ替え運転モード（ｃ）を実行する際には、排水栓８を手動により開放した後に、リモコン操作により入れ替え運転を実行し、入れ替え運転が終了した後に、排水栓８を手動で閉止すれば良い。
【００４６】
［３］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。
【符号の説明】
【００４７】
１、１Ａ 貯湯給湯装置
２ 貯湯タンク
３ 注水通路
４ 循環加熱通路
６ 排水通路
７ 三方弁（弁手段）
７Ａ，７Ｂ 第１，第２開閉弁（弁手段）
８ 排水栓
９ 分岐部
１２ 流量調整弁（流量調整手段）
１３ 流量検知センサ（流量検知手段）
２１ 主加熱装置（主加熱手段）
２２ 副加熱装置（補助加熱手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクと、このタンクの下部に接続された上水を導入可能な注水通路と、この注水通路の途中部から分岐し下流側がタンクの上部に接続された循環加熱通路と、前記タンクの下部に接続された排水通路とを備え、前記注水通路から前記循環加熱通路へ分岐する分岐部に弁手段が配置された貯湯給湯装置において、
前記タンクの内部の湯水を上水と入れ替える入れ替え運転時には、前記排水通路に配置された排水栓を開放すると共に、前記弁手段は前記タンク側を閉止して前記注水通路と前記循環加熱通路とを接続し、前記タンクの上部に注水しながら前記タンクの下部から排水を行うことを特徴とする貯湯給湯装置。
【請求項２】
前記循環加熱通路には、流量を調整する流量調整手段と、流量を検知する流量検知手段とが設けられ、前記入れ替え運転時には、前記流量調整手段と前記流量検知手段により排水流量の調整を行いながら前記タンク内の湯水の入れ替えを行うことを特徴とする請求項１に記載の貯湯給湯装置。
【請求項３】
前記循環加熱通路には、主加熱手段と補助加熱手段の少なくとも一方が備えられ、前記入れ替え運転時には、前記循環加熱通路を流れる上水を加熱しながら入れ替え運転を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の貯湯給湯装置。
【請求項１】
タンクと、このタンクの下部に接続された上水を導入可能な注水通路と、この注水通路の途中部から分岐し下流側がタンクの上部に接続された循環加熱通路と、前記タンクの下部に接続された排水通路とを備え、前記注水通路から前記循環加熱通路へ分岐する分岐部に弁手段が配置された貯湯給湯装置において、
前記タンクの内部の湯水を上水と入れ替える入れ替え運転時には、前記排水通路に配置された排水栓を開放すると共に、前記弁手段は前記タンク側を閉止して前記注水通路と前記循環加熱通路とを接続し、前記タンクの上部に注水しながら前記タンクの下部から排水を行うことを特徴とする貯湯給湯装置。
【請求項２】
前記循環加熱通路には、流量を調整する流量調整手段と、流量を検知する流量検知手段とが設けられ、前記入れ替え運転時には、前記流量調整手段と前記流量検知手段により排水流量の調整を行いながら前記タンク内の湯水の入れ替えを行うことを特徴とする請求項１に記載の貯湯給湯装置。
【請求項３】
前記循環加熱通路には、主加熱手段と補助加熱手段の少なくとも一方が備えられ、前記入れ替え運転時には、前記循環加熱通路を流れる上水を加熱しながら入れ替え運転を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の貯湯給湯装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−９２３２１（Ｐ２０１３−９２３２１Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３５７８２（Ｐ２０１１−２３５７８２）
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【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５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００００４７０９）株式会社ノーリツ (1,293)
【Ｆターム（参考）】
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