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貯湯式給湯装置 - 松下電器産業株式会社
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発明の名称 貯湯式給湯装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−3056(P2007−3056A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−181953(P2005−181953)
出願日 平成17年6月22日(2005.6.22)
代理人 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄
発明者 伊藤 孝二 / 石原 博 / 豊田 博巳 / 古市 弘司 / 浦川 芳久
要約 課題
給湯混合弁の湯側に水道水が廻りこむことを防止しつつ、微量給湯時の高温出湯の防止を図る。

解決手段
貯湯タンク101の上部から湯水を取り出す出湯管111と、カラン124側または浴槽113側へ分岐する出湯管111上の流路の分岐点Tを基点として、浴槽113側よりもカラン124側への流路抵抗を小さくするために、分岐点Tからカラン124側への出湯管111の配管径を、分岐点Tから浴槽113側への出湯管111の配管径よりも長くし、更に分岐点Tからカラン124側への出湯管111上に、逆止弁129を設けた。
特許請求の範囲
【請求項1】
ヒートポンプ回路を用いて加熱した湯水を貯湯タンク上部から成層状態で貯湯し、その湯水を前記貯湯タンクの上部に設けた出湯管から出湯してカラン側または風呂端末側に所望の湯水を供給する貯湯式給湯装置であって、カラン側または風呂端末側へ分岐する前記出湯管上の流路分岐点を基点として、風呂端末側よりもカラン側への流路抵抗を小さくした貯湯式給湯装置。
【請求項2】
ヒートポンプ回路を用いて加熱した湯水を貯湯タンク上部から成層状態で貯湯し、その湯水を前記貯湯タンクの上部に設けた出湯管から出湯してカラン側または風呂端末側に所望の湯水を供給する貯湯式給湯装置であって、前記貯湯タンクの略中間部から湯水を取り出す中温出湯管と、前記出湯管と前記中温出湯管からの湯水を混合する第1混合弁と、前記第1混合弁から流れ出る湯水がカラン側または風呂端末側へ分岐する前記出湯管上の流路分岐点を基点として、風呂端末側よりもカラン側への流路抵抗を小さくした貯湯式給湯装置。
【請求項3】
流路分岐点からカラン側への出湯管の配管径を、流路分岐点から風呂端末側への出湯管の配管径よりも長くした請求項1または2記載の貯湯式給湯装置。
【請求項4】
流路分岐点からカラン側への出湯管上に、給湯方向と逆方向である湯水流れを止水する逆止弁を設けた請求項1から3のいずれか1項に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項5】
逆止弁は、給湯方向の湯水流れが所定量以下であるとき止水機能を有する請求項4記載の貯湯式給湯装置。
【請求項6】
流路分岐点から風呂端末側への出湯管上に、給湯方向の湯水流れが所定量以下であるとき止水機能を有するとともに逆止機能を有する逆止弁を設けた請求項5記載の貯湯式給湯装置。
【請求項7】
流路分岐点からカラン側及び風呂端末側への出湯管上に設けた逆止弁の止水機能は、高温側入水経路を流れる湯水に対して、少なくとも10gまでの荷重分を止水できるようにした請求項5または6記載の貯湯式給湯装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、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装置は、カラン等の端末と浴槽へ給湯するために、貯湯タンクの上部に接続された出湯管は、カランへ湯水を供給する流路と多量の給湯を要求される浴槽へ湯水を供給する流路とに分岐されていた。また、カランまたは浴槽へ給湯される前に、使用者が任意に設定した設定温度となるように適量の水道水を混同して温度調整していた(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2005−49065号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ところで、上記構成において、カラン側への給湯中に浴槽への給水を行うと多量の湯水が風呂端末側へ流れてしまい、一時的にカラン側への給湯量は減少する。さらに、それに連動してカラン側で混合される水道水の流量が相対的に増加してしまうことから、水道水は湯側に逆流し湯水の給湯が行えない状態となる。
【0004】
本発明は、このような課題を解決するもので、カラン側への給湯中に風呂端末側への給湯が行われた場合に、水道水の逆流を防止し、給湯の快適性を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
前記従来の課題を解決するために、本発明の貯湯式給湯装置は、カラン側または風呂端末側へ分岐する出湯管上の流路分岐点を基点として、風呂端末側よりもカラン側への流路抵抗を小さくしたものである。
【0006】
上記発明によれば、カラン側への給湯中に風呂端末側への給水が行われた場合であっても、カラン側への給湯量の減少量が軽減されて水道水の逆流が緩和され、快適な給湯運転を提供できる。
【発明の効果】
【0007】
本発明の貯湯式給湯装置は、カラン側への給湯中に風呂端末側への給水が行われた場合において、カラン側への給湯量の減少量が軽減されて水道水の逆流が緩和され、快適な給湯運転を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
第1の発明は、ヒートポンプ回路を用いて加熱した湯水を貯湯タンク上部から成層状態で貯湯し、その湯水を貯湯タンクの上部に設けた出湯管から出湯してカラン側または風呂端末側に所望の湯水を供給する貯湯式給湯装置であって、カラン側または風呂端末側へ分岐する前記出湯管上の流路分岐点を基点として、風呂端末側よりもカラン側へ流路抵抗を小さくしたものである。
【0009】
そのため、カラン側への給湯中に風呂端末側への給水が行われた場合であっても、カラン側への給湯量の減少量が軽減されオーバーシュート等を起こすことなく、安定的かつ快適な給湯運転を提供できる。
【0010】
第2の発明は、ヒートポンプ回路を用いて加熱した湯水を貯湯タンク上部から成層状態
で貯湯し、その湯水を前記貯湯タンクの上部に設けた出湯管から出湯してカラン側または風呂端末側に所望の湯水を供給する貯湯式給湯装置であって、貯湯タンクの略中間部から湯水を取り出す中温出湯管と、出湯管と中温出湯管からの湯水を混合する第1混合弁と、第1混合弁から流れ出る湯水がカラン側または風呂端末側へ分岐する出湯管上の流路分岐点を基点として、風呂端末側よりもカラン側への流路抵抗を小さくしたものである。
【0011】
貯湯タンクには、ヒートポンプ回路で加熱された湯水が貯湯タンクの上部から成層状態で貯湯されているため、貯湯タンクの上部には高温の湯水があり、中間部には約35度から60度前後の中間温度である中温湯が蓄えられている。それら中温湯は、ヒートポンプの沸き上げ効率(COP効率)を悪化させ、沸き上げ運転の低能率化の要因となるため、貯湯タンクの上部から出湯する高温湯を中温湯とを混合することにより沸き上げ効率(COP効率)を悪化させる中温湯を給湯に有効利用できる。しかし、中温湯は温度上昇度が激しい特性を有するため混合出湯量が安定しにくいという問題がある。そのため、カラン側への給湯中に風呂端末側への給水が行われた場合、特に湯水の分流量のバランスが崩れ、カラン側への給湯減少量が大幅に大きくなる。
【0012】
そこで、第1混合弁から流れ出る湯水を分流する構成において、カラン側への給湯中に風呂端末側への給水が行われた場合であっても、カラン側への給湯量の減少量が軽減されて水道水の逆流が緩和され、快適な給湯運転を提供できる。
【0013】
第3の発明は、特に第1または第2の発明において、流路分岐点からカラン側への出湯管の配管径を、流路分岐点から風呂端末側への出湯管の配管径よりも長くしたので、風呂端末側よりもカラン側へ通の流路抵抗を小さくなり、カラン側への給湯中に風呂端末側への給水が行われた場合であっても、カラン側への給湯量の減少量が軽減される。
【0014】
第4の発明は、特に第1から第3のいずれか1つの発明において、流路分岐点からカラン側への出湯管上に、給湯方向と逆方向である湯水流れを止水する逆止弁を設けたものである。これによって、カラン側への給湯中に風呂端末側への給水が行われた場合であっても、カラン側への給湯量の減少量が軽減されて水道水の逆流を完全に遮断できるものである。
【0015】
第5の発明は、特に第4の発明の逆止弁において、給湯方向の湯水流れが所定量以下であるとき止水機能を有するものであるので、微量の給湯要求があったときに設定温度以上の高温湯水が出湯されず、安全性の高い給湯を提供できる。
【0016】
第6の発明は、特に第5の発明において、流路分岐点から風呂端末側への出湯管上に、給湯方向の湯水流れが所定量以下であるとき止水機能を有するとともに逆止機能を有する逆止弁を設けたものである。これによって、風呂端末側への給湯中に、風呂端末側から水道水が逆流することがない。
【0017】
また、第7の発明は、特に第5または第6の発明において、流路分岐点からカラン側及び風呂端末側への出湯管上に設けた逆止弁の止水機能は、高温側入水経路を流れる湯水に対して、少なくとも10gまでの荷重分を止水できるようにしたものである。例えば、10gを大きく下回る加重分しか遮断できなければ、微量の給湯要求という特定の条件下においても設定温度以上の高温が給湯されない。また、10gを大きく上回る加重分の流量を遮断できるようにすれば、容易に高温を混合することができず、高温の給湯が行えなくなる。従って、10g前後の加重分の流量を遮断できるようにすれば、対流現象を防ぐとともに、ごく微量の給湯要求という特定の条件下においても設定温度以上の高温が給湯されない。
【0018】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【0019】
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における貯湯式給湯装置の構成図を示すものである。
【0020】
図1の貯湯式給湯装置において、貯湯タンク101は高温の湯水を貯え、沸き上げ管102は貯湯タンク101の上部と下部を接続している。貯湯タンク101の下部にある湯水は、貯湯タンク101の途中に設けられた沸き上げポンプ103によって熱交換器104へ流され、熱交換器104で加熱された湯水は貯湯タンク101の上部から蓄えられる。貯湯タンク101の上部に供給される高温の湯は、貯湯タンク101内でその比重差から高温の湯水が上部に、低温の湯水が下部に分離した形となり、積層状態で蓄えられる。また、貯湯タンク101内の湯水が使用されると、それに伴い給水管105から貯湯タンク101の下部に水が供給され、積層状態を保ちながら蓄えられる。
【0021】
熱交換器104では、貯湯タンク101からの湯水と冷媒回路106内を循環している冷媒(二酸化炭素)とが熱交換を行う。冷媒回路106は、熱交換器104と蒸発器107、圧縮機108、膨張弁109、ファン110により構成されている。
【0022】
上記のような湯水を加熱する沸き上げ運転は、通常は電力料金の安価である深夜時間帯(例えば午後11時から午前7時あいだ)に行われる。深夜時間帯には、貯湯タンク101内に低温の湯水(または水)が貯えられているかどうかを確認し、低温の湯水が確認されれば貯湯タンク101内が高温の湯水で満たされるまで沸き上げ運転が続けられる。
【0023】
貯湯タンク101の上部には高温水を取り出す出湯管111を設け、この出湯管111と給水管105の略中間部には中温湯を取り出す中間出湯管112が設けられている。そして、出湯管111の途中からは、浴槽113の湯水と熱交換して追い焚き動作を行うための風呂熱交換器114と循環ポンプ115とを備える風呂利用回路116が設けられており、貯湯タンク101の下部まで接続されている。また、風呂熱交換器114の二次側には浴槽113の風呂アダプター117と接続し風呂ポンプ118により浴槽水を循環させるための風呂循環回路119が構成されている。
【0024】
上記構成により、風呂追い焚き運転は、貯湯タンク101の上部より供給された高温水は、風呂熱交換器114において風呂循環回路119を流れる浴槽水と熱交換されることによって行われる。そして、熱交換によって温度低下した湯水は、中温湯となって貯湯タンク101に戻される。このとき、貯湯タンク101内には、高温層の湯水、中間温度層の湯水、低温層の湯水が積層状態となって蓄えられている。また、この風呂追い焚き動作が継続すると、貯湯タンク101内は上部の高温水の量が減少し、その下方に蓄積される中温湯の量が増大する。
【0025】
この中温湯の増大現象は種々の弊害を招き、大きくは沸き上げ動作時におけるヒートポンプの沸き上げ効率(COP効率、熱交換器104出口の湯水温度を熱交換器104入口の湯水温度で除した値)の低下に関与する。すなわち、貯湯タンク101の下部に中温湯が増加すると沸き上げ時の熱交換器104の入水温度が急激に高くなり、入水温度が高い状態で冷媒回路106を循環する冷媒と熱交換すると、冷媒と温水との温度差が減少して沸き上げ効率が低下する。特に、冷媒として二酸化炭素を用いたヒートポンプサイクルにあっては、ヒートポンプの高圧側圧力が高いため入水温度が高くなるとヒートポンプの沸き上げ効率(COP効率)の低下度合いが顕著となる。さらに、中温湯が増加することにより、貯湯タンク101の上部高温水が減少するだけでなく全体として貯湯能力が低下す
るので、湯量不足による湯切れにつながる。
【0026】
そこで、本実施の形態ではこの中温湯対策として、貯湯タンク101の略中間部に中間出湯管112を設け、この中間出湯管112と上部出湯管111より供給される湯水を混合し所定の混合水を得るための第1混合弁120を設け、第1温度検出器121で検出される湯温をフィードバックすることで弁開度の調節を行い所定の目標温度を確保するようにしている。この第1混合弁120を設けたことにより、中温湯を優先的に取り出して使用目的に応じた湯温を給湯することが可能となり、貯湯タンク101内の中温湯を減少させることができる。
【0027】
前記第1混合弁120の出力側には用途に応じた負荷側回路が構成され、まず給湯利用として、第1混合弁120からの混合水と給水管105からの水とを混合し設定温度の湯水を得るための負荷側混合弁の1つである給湯混合弁122を設け、カラン124に供給するようにしている。この給湯混合弁122の出力側には給湯温度検出器123が取り付けられ、給湯温度検出器123で検出される湯温をフィードバックすることで弁開度の調節を行い設定温度を確保するようにしている。
【0028】
また、風呂利用としては、第1混合弁120からの混合水と給水管105からの水とを混合し設定温度の湯水を得るための負荷側混合弁の1つである風呂混合弁125を設け、注湯弁126を介して風呂循環回路119に接続し浴槽113への湯張りを行うようにしている。この風呂混合弁125の出力側には風呂温度検出器127が取り付けられ、風呂温度検出器127で検出される湯温をフィードバックすることで弁開度の調節を行い、設定温度を確保するようにしている。
【0029】
なお、第1混合弁120の上部出湯管111から高温湯が供給される高温側入水経路と中間出湯管112から中温湯が供給される低温側入水経路は、高温側入水経路の流路抵抗が大きくなるように逆止弁128を配設している。
【0030】
逆止弁128は、図2に示すように順方向に対して所定流量までは止水機能を有し、それ以上の流量に対しては開放状態となり、逆方向に対しては閉止機能を有するものである。この順方向の止水機能を利用することで、第1混合弁120が動作を開始する流量以下の少量の給湯使用があった場合に止水機能が作用するため、それぞれの混合弁に供給される高温湯が流入することもなく、高温出湯の危険も回避できるものである。このように、高温側入水経路に所定条件で流路抵抗が増大する逆止弁128を配設することにより、安全性の高い給湯を行うことができるものである。
【0031】
また、カラン124の近傍には給湯リモコン132、浴室には風呂リモコン133が設けられている。この給湯リモコン132または風呂リモコン133からの運転指示は機器本体側に設けられた制御部134に無線または有線で送られ、送信された条件に従って制御部134で予め規定された制御動作に基づいて各種動作を行うようにしている。
【0032】
以上のように構成された貯湯式給湯装置において、以下その動作・作用を説明する。まず、使用者によりカラン124や注湯弁126が開けられた時、貯湯タンク101の上部に貯えられた高温の湯水は、出湯管111を通じて取り出され、逆止弁128を介して第1混合弁120へ流される。第1混合弁120では、貯湯タンク101の中温位置と接続する中間出湯管112を通じて取り出された中間温度の温水(中温湯)と貯湯タンク101の上部に貯えられた高温水とが混合される。
【0033】
そして、混合された湯水は給湯混合弁122側または風呂混合弁125側へ分岐する。混合された湯水が給湯混合弁122側へ流れる場合、逆止弁129を介して給湯混合弁1
22へ流入する。また、給湯混合弁122へは給水管105から供給された水道水が流入する。給湯混合弁122では、それぞれ流入する湯水を任意の温度となるような比率で混合し、給湯混合弁122と給湯温度検出器123との間の管上に設けた逆止弁131を通じてカラン124から給湯される。
【0034】
なお、カラン124への給湯要求量が微量である場合は、給湯混合弁122のd側にある高温湯がほとんど遮断されるので、カラン124から給湯リモコン132による設定温度以上の給湯が行われず、快適な給湯が行われる。
【0035】
一方、第1混合弁120で混合された湯水が風呂混合弁125側へ流れる場合、逆止弁130を介して風呂混合弁125へ流入する。また、風呂混合弁125へは給水管105から供給された水道水が流入する。風呂混合弁125では、それぞれ流入する湯水を任意の温度となるような比率で混合し、注湯弁126により流量を調整しながら風呂へ湯水を給水する。
【0036】
このとき、浴槽113への給湯量が非常に多いことから、カラン124側の給湯混合弁122では、給湯混合弁122のd側にある湯水が浴槽113側へ逆流しようとする。さらに、それに連動して給湯混合弁122のe側にある水道水も浴槽113側へ逆流しようと、給湯混合弁122のd側に流入してくる。しかし、逆止弁129によって水道水の逆流が防止されるので、浴槽113への給湯温度は安定する。
【0037】
また、逆止弁129を設けることにより、カラン124への給湯要求量が微量である場合は、給湯混合弁122のd側へ流れる高温湯がごく少量に遮断される(あるいは完全に遮断される)ので、カラン124から給湯リモコン132による設定温度以上の高温給湯が行われず、快適で安全な給湯が行われる。逆止弁129は、所定流量以下の流れを遮断するが、約10g前後までの加重分を遮断できることが好ましい。なぜなら、10gを大きく下回る加重分しか遮断できなければ、高温湯と水道水との温度差による比重の違いにより高温湯が水道水側へ廻りこむ現象を防ぐことができない。逆に、10gを大きく上回る加重分の流量を遮断できるようにすれば、容易に高温を混合することができず、高温の給湯が行えなくなる。また、この逆止弁129の効果は、逆止弁130についても同様に言えることである。
【0038】
なお、カラン124への給湯と、浴槽113への給湯を個別説明したが、第1混合弁120で混合された湯水を給湯混合弁122側と風呂混合弁125側との両方へ流れるようにして、同時給湯を行うことも可能である。
【0039】
例えば、浴槽113への給湯を行っている途中にカラン124への給湯が要求されたとき、それまで閉じていた給湯混合弁122のd側を開とする。すると、第1混合弁120を流れ出た湯水は給湯混合弁122側と風呂混合弁125側の両方側へ流れるようになる。
【0040】
また、カラン124への給湯を行っている途中に浴槽113への給湯が要求されたとき、それまで閉じていた風呂混合弁125のg側を開とする。
【0041】
このとき、出湯管111上の給湯混合弁122側と風呂混合弁125側との分岐点Tでは、浴槽113への給湯量が非常に多いことから、カラン124への給湯量は減少傾向となるが、風呂混合弁125側への配管径に対して給湯混合弁122側への配管径を長くしている。これによれば、カラン124への給湯を行っている途中に浴槽113への給湯が要求されたときであっても、給湯混合弁122側への流路抵抗が小さくなり、カラン124側への流量が維持され、給湯運転の安定化を図ることができる。
【0042】
以上のように、本実施の形態によれば、カラン側への給湯運転の安定化を図り、給湯混合弁122の湯側(d側)に逆止弁を設けるので、水道水が高温湯側に廻りこむことがなく、また微量の給湯要求という特定の条件下において設定温度以上の高温が給湯されず、快適で安全な給湯を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【0043】
以上のように、本発明は貯湯タンクに蓄積される湯水を浴槽側とカラン側に供給することができる給湯風呂暖房装置において適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】本発明の実施の形態1における貯湯式給湯装置の構成図
【図2】逆止弁の特性図
【符号の説明】
【0045】
101 貯湯タンク
105 給水管
106 冷媒回路(ヒートポンプ回路)
111 出湯管
112 中間出湯管
120 第1混合弁
122 給湯混合弁
124 カラン
128、129、130、131 逆止弁(流路抵抗)




 

 


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