JPH0814666A - 省エネルギー式給湯暖房設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 給湯・暖房用に利用できる省エネルギー式給
湯暖房設備を提供する。 【構成】 熱湯を貯える貯湯タンク１と、貯湯タンク１
に熱湯を供給する間欠給湯器Ａと、貯湯タンク１内を上
下に通過させており下方に導入口72を、上方に吐出口74
を形成した熱交換器60とからなる。貯湯タンク１の外表
面に導風空隙70を形成する外筐部71を設け、導風空隙70
の下方が熱交換器60の下方と連通し、導風空隙70の上方
が熱交換器60の上方と連通している。熱交換器60に空気
を送ると、熱湯の熱を受け熱風を取り出せ、これを暖房
に利用できる。

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、業務用や家庭用で広く
利用される給湯設備であって、暖房にも利用できる省エ
ネルギー式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
備が貯えている熱を暖房にも利用できれば、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、給湯・暖房用に利用できる省エネルギー式給湯暖房
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、熱湯を貯える貯湯タンクと、該貯湯タ
ンクに熱湯を供給する間欠給湯器と、前記貯湯タンク内
を上下に通過させており下方に導入口を、上方に吐出口
を形成した熱交換器とからなることを特徴とする。本発
明においては、貯湯タンクの外表面に導風空隙を形成す
る外筐部を設け、該導風空隙の下方が熱交換器の下方と
連通し、該導風空隙の上方が熱交換器の上方と連通して
いることが好ましい。また、本発明において、前記熱交
換器を貯湯タンク内で複数本に分岐させることも好まし
い態様である。本発明においては、前記熱交換器の外表
面と、導風空隙に面する貯湯タンク外表面のいずれか一
方または双方に伝熱羽根を設けることが好ましい。本発
明においては、貯湯タンクの側壁に上下に間隔をあけて
複数の湯温センサーを取付け、貯湯タンクの側壁に上下
に間隔をあけて複数個の取水管を設け、その各取水管を
切換弁を介して間欠給湯器に接続することも好ましい態
様である。

【０００５】

【作用】本発明では、貯湯タンク内に熱湯を貯えている
状態で熱交換器の導入口から空気を送り込むと、空気が
熱交換器を通る間に熱湯の熱を受けて加温され、吐出口
から熱風を取り出すことができるので、これをセントラ
ルヒーティング等の暖房に利用することができる。本発
明において、貯湯タンクの外表面に導風空隙を形成する
外筐部を設けたときは、熱交換器のみの場合より伝熱面
積が多くなるので、効率よく熱風を生成できる。また、
熱交換器が貯湯タンク内で複数本に分岐しているとき
は、熱交換器自体の表面積が増えるので、さらに効率よ
く熱風を生成できる。本発明において、熱交換器の外表
面や導風空隙に面する貯湯タンク外表面に伝熱羽根を設
けたときも、熱を受取る表面積が多くなるので、一層効
率よく熱風を生成できる。本発明において、複数の湯温
センサーと複数の取水管を貯湯タンクの側壁に設けたと
きは、湯温センサーで確認しながら熱湯の貯湯量を増減
し、それにより外気温の高低に拘らず、所定の温度の温
風を取出すようコントロールすることができる。

【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。貯湯タンク１の上方には給湯管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の底部には非
水管19が接続されている。

【０００７】貯湯タンク１の側壁には複数の取水管41，
42が上下に間隔をあけて接続され、各取水管41，42は切
換弁44，45を介して給水接続管24に接続されている。ま
た、給水管13も切換弁46を介して給水接続管24に接続さ
れている。切換弁44，45，46は流体を通したり止めたり
する方向制御弁で、電磁弁や電動弁等が好適に用いられ
る。なお、取水管は図示のように２本だけでなく、１本
でもよく、３本以上取付けてもよいものである。

【０００８】貯湯タンク１の底部から上方部の側壁にか
けて、１本のパイプ状の熱交換器60が通されている。な
お、この熱交換器60は貯湯タンク１の底部に限らず貯湯
タンク１の下方の任意の部分から通してもよく、また、
上方は貯湯タンク１の天頂を含め上方の任意の部分から
出してもよい。そして、熱交換器60の周囲には、伝熱羽
根76を多数形成しておくのが好ましい。

【０００９】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76
を設けておくのが熱伝導効率を高めるうえで好ましい。

【００１０】前記熱交換器60と導風空隙70とは貯湯タン
ク１の底部で連通し、その付近の導入口72には導入管73
が接続されている。また、熱交換器60と導風空隙70と
は、貯湯タンク１の上方部でも連通し、その付近の吐出
口74には吐出管75が接続されている。本発明は熱交換器
60のみを用いた構成でもよいが、図示のごとく導風空隙
70を備える方が、熱交換効率が高くなるので好ましい。

【００１１】Ａは熱湯を生成する間欠給湯器で、貯湯タ
ンク１の給水管13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は切替弁46を介して貯湯タンク１の給
水管13に接続され、さらに、取水管41，42にも接続さ
れ、給水管13から直接水の供給を受けたり、貯湯タンク
１内の任意の位置から水を取水できるようになってい
る。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。また、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 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。

【００１２】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が加温と共に
水中より分離し、加熱タンク６上部に溜るのを防ぎ、加
熱タンク６内一杯に熱湯を沸かし上げるために設けられ
ている。５はヒーターで、間欠給湯器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。

【００１３】上記の間欠給湯器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はほとんど移動不能に閉じ込められ
ている。したがって、ヒーター５の熱はほとんど水Ｗの
加温に使われ、効率よく熱湯に沸き上げられる。なお、
加熱中水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
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。

【００１４】加熱タンク６内の水Ｗ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はほと
んど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。

【００１５】熱湯HWが給湯接続管25から採り出されると
き、貯湯タンク１内の水Ｗ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。

【００１６】加熱タンク６内に水Ｗ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
はほとんど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の上部から順次貯湯することができ
る。

【００１７】つぎに図１〜２に基づき給湯暖房設備全体
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
下方には水Ｗが貯えられている。この状態で、給湯栓16
を開いて熱湯を取出すと、図２の点線矢印に示すように
貯湯タンク１の上部から熱湯が取出されていき、同時に
貯湯タンク１の下部へ給水管13から水が補給される。こ
の水が貯湯タンク１下部の水Ｗを押し上げ、水Ｗは熱湯
HWを押し出すことになる。つぎに、熱湯を生成補給する
様子を説明すると、間欠給湯器Ａは加熱タンク６内の水
Ｗをヒーター５で加熱する。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および給湯管15を経て貯湯タ
ンク１内上部に貯えられる。このとき貯湯タンク１内の
水Ｗが、任意に選択した取水管41，42、あるいは給水管
13のいずれかの経路から切換弁44，45、あるいは46のい
ずれかを経て給水接続管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が低温
を感じて閉弁しヒーター５により水Ｗを再び熱湯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。図１に貯湯タンク１内に熱湯が間欠的
に貯えられていく状態を符号ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅで示
す。熱湯HWを取り出すときは前述のごとく貯湯タンク１
の上部から取り出すので、瞬時に、また、熱湯がなくな
った後でも短時間で熱湯HWを取り出すことが可能であ
る。

【００１８】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、導入管73より送り込ま
れた空気は、熱交換器60と導風空隙70を通って吐出管75
から排出されるが、この間に、貯湯タンク１内の熱湯HW
から熱を受ける。この熱を受ける量は熱湯HWの貯湯量が
多い程多くなる。したがって、吐出管75からは高温の空
気（高温風）を取り出して、セントラルヒーティング等
の暖房用に利用することができる。なお、伝熱羽根76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。

【００１９】図４は、本発明の他の実施例を示してお
り、貯湯タンク１内の熱交換器60を複数本、例えば４本
の熱交換器61〜64に分岐させた例で、各熱交換器61〜64
の外表面には伝熱羽根76が取付けられている。かかる構
成であると、各熱交換器61〜64の表面積を合わせた全表
面積は相当大きくなるので、伝熱効率が良く、効率良く
熱風を生成できるという利点がある。

【００２０】図５は、本発明のさらに他の実施例を示し
ている。本発明では、熱交換器60への吸気温度が低い場
合でも、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、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、図５に示すように、貯湯タンク１の上下方向に
複数の温度センサー81〜89を取付け、熱湯貯湯量を加減
すればよい。したがって、例えば外気温が低いときは、
上方の温度センサー81，82…よりも下方にある温度セン
サー…88，89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５には温度センサー81
〜89を９個付けた例を示したが、個数はこれに限ること
なく８個以下でもよく、10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。そして、複数の取水管41，42、給水管13は、
貯湯されている熱湯より下方の水を間欠給湯器Ａに送る
ため選択され、その選択のため、切換弁44〜46を開閉す
るようにしている。

【００２１】以上のようにして、例えば、導入口へ送り
込む空気を太陽熱・排熱等のエネルギーを加え、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）を通電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。

【００２２】

【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
ができる省エネルギー式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省エネルギー式給湯暖
房設備の縦断面図である。

【図２】図１の省エネルギー式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省エネルギー式給湯
暖房設備の縦断面図である。

【図５】本発明のさらに他の実施例に係る省エネルギー
式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 41〜42 取水管 44〜46 切換弁 60
熱交換器 70 導風空隙 71 外筐部 72
導入口 73 導入管 74 吐出口 75
吐出管 81〜89 温度センサー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱湯を貯える貯湯タンクと、該貯湯タンク
   に熱湯を供給する間欠給湯器と、前記貯湯タンク内を上
   下に通過させており下方に導入口を、上方に吐出口を形
   成した熱交換器とからな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導風空隙を形成する
   外筐部を設け、該導風空隙の下方が熱交換器の下方と連
   通し、該導風空隙の上方が熱交換器の上方と連通してい
   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】前記熱交換器が貯湯タンク内で複数本に分
   岐している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】前記熱交換器の外表面と、導風空隙に面す
   る貯湯タンク外表面のいずれか一方または双方に伝熱羽
   根を設けたことを特徴とする請求項２〜３記載の省エネ
   ルギー式給湯暖房設備。
5. 【請求項５】貯湯タンクの側壁に上下に間隔をあけて複
   数の湯温センサーを取付け、貯湯タンクの側壁に上下に
   間隔をあけて複数個の取水管を設け、その各取水管を切
   換弁を介して間欠給湯器に接続したことを特徴とする請
   求項１、２または３記載の省エネルギー式給湯暖房設
   備。