JPH0814665A - 省エネルギー式給湯暖房設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 暖房用にも利用できる給湯設備を提供する。 【構成】 下部に給水管13を、上部に給湯管15を接続
し、上方から下方へ順次熱湯を貯えていくための貯湯タ
ンク１と、貯湯タンク１とは別体の加熱タンク６と、加
熱タンク６内に設けたヒーター５を備え、貯湯タンク１
内の水を導入して熱湯に沸し上げ、その熱湯を貯湯タン
ク１内の上部へ送る間欠給湯器Ａと、貯湯タンク１の外
表面との間に導風空隙70を形成し、高温風を取出す高温
排気口72を上部に、温風を取出す温風排気口73を下部に
設けた外筐部71と、暖気を導入する吸気口44を備え、排
気口45を外筐部71に接続する補助加熱槽42と、補助加熱
槽42内に設けられた、貯湯タンク１内の水を加温するた
めの熱交換器41とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は省エネルギー式給湯暖房
設備に関する。さらに詳しくは、業務用や家庭用に広く
使用される給湯設備であり、かつ暖房用にも利用できる
給湯暖房設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より種々のタイプの給湯設備が提案
されているが、暖房機能を有するものは全く存在してい
ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】所望の給湯機能を損な
わず、太陽熱・排熱等のエネルギーを取り込んだ給湯設
備が生成して貯えている熱を工場や家庭の暖房に利用で
きれば、省エネルギーに貢献することが大きい。本発明
はかかる事情に鑑み、暖房用にも利用できる給湯設備を
提供することを目的とする。また、本発明は、水を急速
に沸し上げ短時間で熱湯を供給しうる給湯暖房設備を提
供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の省エネルギー式
給湯暖房設備は、下部に給水管を、上部に給湯管を接続
し上方から下方へ順次熱湯を貯えていくための貯湯タン
クと、該貯湯タンクとは別体の加熱タンクと、該加熱タ
ンク内に設けたヒーターを備え、貯湯タンク内の水を導
入して熱湯に沸し上げ、その熱湯を貯湯タンク内の上部
へ送る間欠給湯器と、前記貯湯タンクの外表面との間に
導風空隙を形成し、高温風を取出す高温排気口を上部
に、温風を取出す温風排気口を下部に設けた外筐部と、
暖気を導入する吸気口を備え、排気口を前記外筐部に接
続する補助加熱槽と、前記補助加熱槽内に設けられた、
貯湯タンク内の水を加温するための熱交換器とからなる
ことを特徴とする。

【０００５】

【作用】本発明では、補助加熱槽に暖気を供給すると内
部の熱交換器はその暖気の熱によって熱交換器内部を通
る水を加温するので、貯湯タンク内の水を予熱すること
ができる。間欠給湯器は予熱された湯を熱湯に沸し上げ
ればよいので、水から熱湯に沸し上げる場合に比べ急速
に沸し上げ短時間で熱湯を生成でき、また省エネルギー
を達成できる。間欠給湯器で沸された熱湯は貯湯タンク
の上方から下方に向けて順次貯えられていくので、必要
な時にすぐ熱湯を取り出すことができる。また、補助加
熱槽に供給された暖気は外筐内の導風空隙を通るが、こ
の間に貯湯タンク内の熱湯を貯えている部分を通るとき
に貯湯タンクの外表面から熱を受けるので、外筐部上部
に形成した高温排気口からは高温風を取り出すことがで
きる。また、外筐部下部に形成した温風排気口からは、
供給された暖気が補助加熱僧の内部の熱交換器に熱を奪
われ、さらに外筐内の導風空隙を通る際、貯湯タンク下
部にも熱を奪われ、残った温度の温風を取り出すことが
できる。これらの高温風や温風をセントラルヒーティン
グ等の暖房に利用すれば、熱を無駄に捨てず有効利用で
きるので、省エネルギーとなる。

【０００６】

【実施例】つぎに、本発明の実施例を図面に基づき説明
する。図１において、１は貯湯タンクであり、その下方
には給水管13が接続され、給水管13には水道管に接続し
て水を補給する際に水道管の水圧よりも圧力を下げて給
水するための減圧弁14が介装され、給水管13の貯湯タン
ク１内の開口部直近上方には整流器12が配置されてい
る。上方には給湯管15が接続されており、給湯管15には
給湯栓16が介装されている。なお、貯湯タンク１の外周
は断熱材２で被覆され、その外周が外板３で囲まれてい
る。また、貯湯タンク１の底部には排水管19が接続され
ている。

【０００７】貯湯タンク１の側壁には温水入水口61とそ
の上方に温水出水口62が形成され、温水入水口61と給水
管13の間に熱交換器41が接続されている。この熱交換器
41の外表面には多数の伝熱羽根43を設けておくことが熱
伝導効率を高めるうえで好ましい。熱交換器41は補助加
熱槽42の内部に収容され、この補助加熱槽42は暖気を導
入する吸気口44と、暖気を排出する排気口45が形成され
ている。

【０００８】貯湯タンク１の上端部を除く部分には、外
筐部71が設けられ、外筐部71と貯湯タンク１の外表面と
の間に導風空隙70が形成されている。外筐部71が設けら
れた部分の貯湯タンク１外表面には、多数の伝熱羽根43
を設けておくのが熱伝導効率を高めるうえで好ましい。
外筐部71の上部には、高温風を取出す高温排気口72が設
けられ、下部には温風を取出すための温風排気口73が設
けられている。さらに、貯湯タンク１の外表面には上下
に間隔をあけて複数の温度センサー75，76，77，78が取
付けられている。

【０００９】上記の補助加熱槽42の吸気口44から暖気を
供給すると、補助加熱槽42内の熱交換器41は暖気のもつ
熱によって交換器41内を通る水を加温する。加温された
低・中温湯は冷水との間に密度差（比重差）があるの
で、熱交換器41の下方から冷水が入り、上方から低・中
温湯が出ていく対流を繰返す。この対流動作により、貯
湯タンク１内の下方の水は低・中温湯に加温される。ま
た、補助加熱槽42に供給した暖気は暖房用の高温風また
は温風として利用することができるが、これは後述す
る。

【００１０】Ａは熱湯を生成する間欠給湯器で、貯湯タ
ンク１の温水出水口62と給湯管15の間に接続されてい
る。その詳細を図３に基づき説明する。６は加熱タンク
で、その下方には給水接続管24が連結されており、該給
水接続管24の開口部の直近上方には整流器12が設置され
ている。給水接続管24は貯湯タンク１の温水出水口62に
接続され、貯湯タンク１内の温水出水口62より上方に貯
えられている低・中温湯MWを加熱タンク６へ送るように
なっている。また、加熱タンク６の上方には給湯接続管
25が連結され、この給湯接続管25は貯湯タンク１の給湯
管15に接続されている。この給湯接続管25の上端には逃
し弁38が取付けられている。逃し弁38はタンク内圧力を
所定値以下、例えば、1kg/cm² 以下に保つための圧力制
御弁である。前記給水接続管24と前記給湯接続管25に
は、図示省略しているが、任意の断熱材で被覆するのが
好ましい。

【００１１】前記給湯接続管25の下端は加熱タンク６内
に突出しており、その下端の開口部には温度感知開閉弁
11（以下、開閉弁11という）が介装されている。なお、
開閉弁11は給湯接続管25の途中（但し、加熱タンク６に
近い方が好ましい）に介装してもよく、さらに加熱タン
ク６の最上部に開閉弁11を取付け、この加熱タンク６の
最上部に給湯接続管25を連結してもよい。いずれにして
も、加熱タンク６内の湯が所定温度に達し、開閉弁11が
開き、加熱タンク６内の熱湯が給湯接続管25内を通り、
貯湯タンク１内上部に送湯できればよい。この開閉弁11
は加熱タンク６内の湯が例えば90℃になったとき開弁
し、それより下廻る温度では閉弁する制御弁である。前
記開閉弁11の取付フランジまたは少し上方の給湯接続管
25の側壁にはエアー抜き孔21が形成されている。このエ
アー抜き孔21は水中に溶存していたエアーを抜き加熱タ
ンク６内一杯に熱湯を貯えるために設けられている。５
はヒーターで、間欠熱湯給湯器Ａの主熱源である。22は
サーモスタットで湯温制御のために設けられており、23
の温度過昇防止器は過温防止のために設けられている。

【００１２】上記の間欠熱湯給湯器Ａにおいて、熱湯HW
を沸かすときは、給水接続管24から加熱タンク６内に水
Ｗまたは低・中温湯MW（貯湯タンク１の下部の水が熱交
換器41で加温されていないときは水のまま導入される。
以下同じ）を入れ、ヒーター５に通電する。このとき加
熱タンク６内の水Ｗまたは低・中温湯MWの温度は低いの
で開閉弁11は閉じられており、加熱タンク６内の水Ｗま
たは低・中温湯MWは移動不能に閉じ込められている。し
たがって、ヒーター５の熱は全て水Ｗまたは低・中温湯
MWの加温に使われ、効率よく湯に沸き上げられる。な
お、加熱中水または低・中温湯中に溶存していたエアー
が水または湯から分離するが、そのエアーはエアー抜き
孔21から給湯接続管25内を通り逃し弁38へ抜けていくの
で、加熱タンク６内の上部にエアーが溜って熱湯の量が
少なくなるという不都合はない。

【００１３】加熱タンク６内の水Ｗまたは低・中温湯MW
が所定温度（例えば90℃）の熱湯HWになれば、開閉弁11
が高温を感知して開弁するので、給湯接続管25から加熱
タンク６内の熱湯HWを採り出すことができる。もちろ
ん、この熱湯HWは閉じ込められた状態で沸かされたもの
なので、低温湯と混じり合っておらず、均一な温度の熱
湯HWである。

【００１４】熱湯HWが給湯接続管25から採り出されると
き、給水接続管24から水Ｗまたは低・中温湯MWが加熱タ
ンク６内に供給され、熱湯HWを押上げながら充満してい
く。このとき熱湯HWと水Ｗまたは低・中温湯MWはそれぞ
れの密度差が大きく、両者は境界部分Ｌで混じり合うこ
とがない。したがって、給湯接続管25から採る熱湯HWは
低温湯が混じっていない熱湯となる。加熱タンク６内に
水Ｗまたは低・中温湯MWが一杯になれば、開閉弁11は低
温を感じて閉弁するので、再び加熱タンク６は密閉され
た状態になり、ヒーター５で加温される。以後は上記の
加温、採湯を繰返すと、間欠的に熱湯HWを貯湯タンク１
の上部から下方へ順次貯湯することができる。

【００１５】つぎに図１〜３に基づき電気温水器全体の
働きを説明する。図１は貯湯タンク１内の上方部分に熱
湯HW（実線斜線の部分）が貯えられており、熱湯HWの下
方には熱交換器41で加温されただけの低・中温湯MW（点
線斜線の部分）が貯えられている。この低・中温湯MWと
熱湯HWとの間には密度差（比重差）があるので、互いに
混じり合うことはない。一方、間欠熱湯給湯器Ａでは加
熱タンク６内の低・中温湯MWをヒーター５により加熱し
ている。加熱タンク６内の湯が所定温度（例えば90℃）
の熱湯HWになると、開閉弁11が開くので、図２に実線矢
印で示すように熱湯が、密度差によって上昇し、給湯接
続管25および採湯管15を経て貯湯タンク１内上部に貯え
られる。このとき温水出水口62より上方の低・中温湯MW
が、給水接続管24を通って、加熱タンク６に送水され
る。そうすると加熱タンク６内の開閉弁11は低温を感知
して閉弁し、ヒーター５によって、再度低・中温湯MWを
熱湯HWに沸かし上げる。沸かされた熱湯HWは前述のよう
に貯湯タンク１内に密度差によって送られて上部から順
に貯えられる。以後はこの現象を繰返して貯湯タンク１
内に熱湯が貯えられていく。このようにして、貯湯タン
ク１内に熱湯が間欠的に貯えられていく状態を、図１に
符号ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅで示す。本実施例では、加熱タ
ンク６内で水でなく低・中温の湯MWを沸かすので、熱湯
HWに沸かし上げるまでのヒーター５による加温時間が少
なくてすむ。また、熱湯HWを取り出すときは貯湯タンク
１の上部から取り出すので、瞬時に、また、湯がなくな
った後でも短時間で熱湯HWを取り出すことができるので
ある。

【００１６】つぎに、本実施例における暖房機能を説明
する。いま図１に示すように貯湯タンク１の中程まで熱
湯HWが貯えられているとすると、補助加熱槽42の吸気口
44に送り込んだ暖気は、補助加熱槽42内の熱交換器41に
熱を奪われ、排気口45を経て導風空隙70に進入する。導
風空隙70内を通過する時、貯湯タンク１の外表面より熱
湯HWから熱の供給を受け高温の空気（高温風）となって
高温排気口72より排出される。したがって、熱湯HWの貯
湯量が多いほど、熱湯HWより熱量を受ける時間が長いの
で高温の空気になりやすい。一方、下方の温風排気口73
からは導風空隙70に進入した後、導風空隙70内下部を通
過する時、貯湯タンク１の下部の外表面にさらに熱を奪
われた温風が排出される。この高温風と温風をそれぞれ
用途によって暖房用に利用すれば熱を無駄にすることな
く有効利用でき、省エネルギーがはかれる。なお、伝熱
羽根43の表面積が大きいと、より多く熱を受け取ること
ができる。

【００１７】そして、吸気温度が低い場合でも、貯湯タ
ンク１内の熱湯貯湯量を多くすれば排気温度を高くする
ことができ、吸気温度が高い場合は、貯湯タンク１内の
熱湯貯湯量が少なくても排気温度が高くなる。このよう
なコントロールを行うため、貯湯タンク１に取付けた温
度センサー75〜78と吸気口44に取付けた吸気温度を測定
する温度センサー79により、貯湯タンク１内の熱湯貯湯
量を加減すればよい。したがって、例えば温度センサー
79で測定した吸気口44の空気の温度が低いときは、上方
の温度センサー75，76よりも下方にある温度センサー7
7，78が高温を感知するまで貯湯タンク１に熱湯HWを貯
えればよいことになる。図１には温度センサー75〜78を
４個付けた例を示したが、個数はこれに限ることなく３
個以下でもよく、５個以上であってもよい。取付個数が
多いほど細かなコントロールができること云うまでもな
い。

【００１８】図１〜２では、高温排気口72と温風排気口
73の両方設けた例を示したが、いずれか一方でもよい。
図４は高温排気口72のみ設けた例である。なお、高温排
気口72と温水出水口62の間の熱湯HWの量によって、高温
排気口72より取り出される高温風の温度が変化する訳で
あるので、所望の給湯量によってこの領域の熱湯HWの量
がなくならないよう、給湯量に見合った間欠給湯器Ａの
熱湯の生成能力と昼夜連続通電される電力を利用すれ
ば、より快適に利用できる。

【００１９】以上のようにして、例えば、吸気口44に送
り込む暖気を太陽熱・排熱気等のエネルギーを取り込
み、加熱タンク６内のヒーター５に深夜電力（深夜の時
間帯を安価にした電力）を消費して高温風または温風を
取り出すと、住宅や事業所等のセントラルヒーティング
等の給湯・暖房に利用できるので、便利であり省エネル
ギー効果が大きいものである。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、短時間で熱湯に沸かし
上げる即熱機能をもち、かつ暖房用温風を取り出すこと
ができる給湯暖房設備が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る給湯暖房設備の縦断面
図である。

【図２】図１の給湯暖房設備の熱湯生成時の状態説明図
である。

【図３】間欠給湯器Ａの説明図である。

【図４】本発明の他の実施例に係る給湯暖房設備の縦断
面図である。

【符号の説明】

１ 貯湯タンク Ａ 間欠給湯器 ６
加熱タンク 11 温度感知開閉弁 24 給水接続管 25
給湯接続管 41 熱交換器 42 補助加熱槽 43
伝熱羽根 44 吸気口 45 排気口 70
導風空隙 71 外筐部 72 高温排気口 73
温風排気口 75〜79 温度センサー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下部に給水管を、上部に給湯管を接続し、
   上方から下方へ順次熱湯を貯えていくための貯湯タンク
   と、該貯湯タンクとは別体の加熱タンクと、該加熱タン
   ク内に設けたヒーターを備え、貯湯タンク内の水を導入
   して熱湯に沸し上げ、その熱湯を貯湯タンク内の上部へ
   送る間欠給湯器と、前記貯湯タンクの外表面との間に導
   風空隙を形成し、高温風を取出す高温排気口を上部に、
   温風を取出す温風排気口を下部に設けた外筐部と、暖気
   を導入する吸気口を備え、排気口を前記外筐部に接続す
   る補助加熱槽と、前記補助加熱槽内に設けられた、貯湯
   タンク内の水を加温するための熱交換器とからなること
   を特徴とする省エネルギー式給湯暖房設備。
2. 【請求項２】貯湯タンクの外表面に上下方向の間隔をあ
   けて設けた複数の温度センサーと補助加熱槽の吸気口に
   設けた温度センサーとによって、吸気温度によって熱湯
   貯湯量を選択し、吐出する高温風の温度を制御するよう
   にしたことを特徴とする請求項１記載の省エネルギー式
   給湯暖房設備。
3. 【請求項３】前記導風空隙に面する貯湯タンク外表面と
   補助加熱槽の熱交換器の外表面の一方または両方に伝熱
   羽根を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の
   省エネルギー式給湯暖房設備。
4. 【請求項４】前記外筐部に高温排気口または温風排気口
   のみを設けたことを特徴とする請求項１記載の省エネル
   ギー式給湯暖房設備。