JPS6053727A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、給湯装置に係シ、特に水の沸点よシ高温度の
熱を蓄える蓄熱材をタンク内に備え、当該タンクに水を
給水し、水と蓄熱材とを熱交換させて、その湯を取出す
給湯装置に関するものである。

〔発明の背景〕

まず、従来の一般的な給湯装置を第１図を参照して説明
する。

第１図は、従来の一般的な給湯装置の構成図でちる。

図において、大形のタンクＩＡ内の下部にヒーター３Ａ
が設けてあシ、タンク内の水２を加熱するようになって
いる。タンクＩＡの下部に給水バルブ５Ａと給水配管６
、タンクＩＡの上部に出湯バルブ７人と出湯配管８が配
設されている。

給水バルブ５Ａを開いて所定量の水２がタンクＩＡ内に
給水され、その後ヒーター３Ａに入力が加えられ、これ
によりヒーター３Ａで発生する熱は水２に伝わシ、水２
の温度は上昇する。タンクＩＡ内の上部には温度センサ
ー４Ａがセ、ソトしてあシ、水２の温度が所定温度以上
になると、それを検知した信号はスイッチ９人に入電ス
イッチ９Ａをオフにする。このようにして水２の温度は
常に一定温度に保たれる。ヒーター３Ａへの入力として
は、深夜電力等が用いられている。水２の温度は通常８
０〜９０Ｃの範囲に保たれ、蒸気の発生によるタンクＩ
Ａ内の圧力上昇にともなう危険性の面から１０００以」
二にはしない。このような従来の給湯装置においては、
使用する水２そのものが蓄熱材であるが、水２の比熱を
利用した顕熱形の蓄熱であることと、前述したように１
００Ｃ以上の高温度にできないことから蓄熱容量が小さ
く、この水槽式タンクＩＡは極めて大きなものとなって
しまう。

〔発明の目的〕

本発明は、従来の給湯装置の問題点を解決するためにな
されたもので、水の沸点よシ高い蓄熱材を給湯装置に利
用し、大巾に小形化した給湯装置を提供することを、そ
の目的としている。特に、蓄熱材の蓄熱時に、蓄熱材の
周辺の水が沸騰してタンク内が高圧になる問題を解決し
、安全で実用的な給湯装置を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明に係る給湯装置の構成は、タンクと、タンク内に
給水する給水バルブと、タンクから湯を取シ出す出湯バ
ルブと、タンク内の湯温を検知する温度センサーと、湯
温を制御する加熱手段とを備えた給湯装置において、前
記タンク内に、水の沸点よシ高温度の熱を蓄える蓄熱材
を備えるとともに、前記タンク内に、前記蓄熱材と接し
ない位置に小出し出湯用に供せられる貯湯小室を設けた
ものである。

なお付記すれば、本発明は、蓄熱材全タンク内に備え、
水と蓄熱材とを熱交換させて、その湯を取出す給湯装置
に関するものであるが、蓄熱時に蓄熱材周辺に水が存在
すると、水が沸騰してタンク内が高圧になる問題がある
ので、出湯するときのみ蓄熱材と熱交換する水が流れ、
蓄熱時には蓄熱材に接する水が無いように水抜きをはか
ったものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第２図、第３図を参照して説
明する。

第２図、第３図は、本発明の一実施例に係る給湯装置の
構成図で、第２図はタンク内に水が充満している状態、
第３図は蓄熱材周辺の水を抜いた状態を示している。図
において第１図と同符号のものは従来技術と同等の部分
である。

図において、タンク１内には、蓄熱材１１を収納した蓄
熱カプセル１０が、タンク１内の下部に空間を残すよう
に蛇行状に配設され、その蓄熱カプセル（以下カプセル
という）１０の表面にヒーター１２が取付けられている
。なお、ヒーター１２の取付ける位置は、カプセル１０
の表面に限らず、カプセルの内部でも良い。ビー５ター
１２は、蓄熱用タイマー１３（Ｔ２）に接続しており、
夜間、ヒーター１２に入力が入電蓄熱できるようにセッ
トされている。

蓄熱材１１としては、融点の高い潜熱蓄熱材、たとえば
融点１１７Ｃの塩化マグネシウム６水塩Ｍ　ｇ　Ｃｌ　
ｚ・６Ｈ２０、融点１３０Ｃの高密度ポリエチレン、融
点３５４Ｃの塩化カリウム−塩化リジウム混合塩Ｋｃｔ
−’ｒ、ｉｃｔあるいは高温度で使用可能な顕熱蓄熱材
、たとえばアルミナＡ　Ｌ　２０　ａ、マグネシャＭｇ
Ｏが用いられる。蓄熱材１１には水の沸点（１００Ｃ）
よシ高い温度の蓄熱を行うが、これは熱交換によって、
カプセル１０を介して蓄熱材１１から熱を取シ出し、所
望温度８０〜９０Ｃの湯２を作るには、必然的に所望温
度よシ蓄熱材１１を数十度以上高くしておかなければな
らないからである。

このような場合、蓄熱時において、カプセル１０の周辺
に水が存在すると水が沸騰し、タンク１内の内圧が高ま
ったシ、あるいは沸騰による騒音が発生して実用上好ま
しくない。このため蓄熱時にはカプセル１０周辺には水
２が無いのが望ましく、出湯するときのみ一時的にカプ
セル１０の周りに水が流れ、熱交換をして出湯バルブ７
を開き出湯配管８から所望温度の湯が出れば良い。

出湯パルプ７から所望温度の湯を、はぼ所定量、たとえ
ば風呂等に取り出したのち、タンク１の下部ノバルプ１
５を開いて、カプセル１０周シの水２を抜く。その状態
を第３図に示している。

第３図において、カプセル１０が存在しないタンク１の
下部空間領域を貯湯小室とし、小出しにして使うための
湯２′を貯えておくようにしている。そのため、タンク
１の下部に液面計１４と補助ヒーター３と温度センサー
４とを設けている。

液面計１４は、水２′の液面がカプセル１０の位置まで
上昇しないようにすることと、液面が降下して水２′が
不足するのを防止する２つの機能を果すものである。液
面計１４で液面を検知した信号を、給水バルブに係る電
磁弁５に送り、電磁弁５を開閉して水２′の液面を適正
に保持するようにしている。１６　（Ｔ＋　）はタイマ
ーであシ、出湯パルプ７から大量出湯したのち、蓄熱時
間帯に入る前まで液面計１４と電磁弁５とが連動するよ
うにセットして用いるように構成されている。

貯湯水室の水２′中には補助ヒーター３があって水２′
を加熱する。温度センサー４は、水２′の温度が所定温
度以上になると、それを検知した信号をスイッチ９に送
シ、スイッチ９をオフにする。このようにして水２′は
補助ヒーター３と温度センサー４との働きで常に一定温
度に保たれている。

蓄熱材１１には蓄熱用タイマー１３（Ｔ２）の作動によ
シ、夜間、ヒーター１２に通電され蓄熱が行われる。そ
のときは、カプセル１０の周辺には水２が存在しないた
め、水の沸騰によるタンク１内の内圧上昇や沸騰による
騒音などの問題は生じない。

（９） 次に、本発明の他の実施例を第４図、第５図を参照して
説明する。

第４図は、本発明の他の実楕例に係る給湯装置の構成図
、第５図は、同じ給湯装置の貯湯小室において、液面に
空気圧を付加した状態を示す構成図である。図において
先の第１ないし第３図と同符号のものは、従来技術また
は上述の実施例と同等部分であるから、その説明を省略
する。

第４図において、タンク１内には、蓄熱材１１を収納し
たカプセル１０が、タンク１内の上部に空間を残すよう
に蛇行状に配設され、先の例と同様、カプセル１０には
ヒーター１２が取付けられている。２０は仕切板で、カ
プセル１０が存在しないタンク１の上部空間領域を仕切
るもので、これによって貯湯小室２２を形成している。

換言すれば、仕切板２０はタンク１内を蓄熱カプセルを
配設し九蓄熱材領域と貯湯小室２２とに仕切っている。

２１は給排水路で、給排水路２１は貯湯小室２２の底面
、すなわち仕切板２０から直立した筒状の通路を形成し
、前記蓄熱材領域と前記貯湯（１０） 小室２２とを連通しており、カプセル１０周シの水２を
貯湯小室２２経由出湯配管８へ送る通路であるとともに
給排水路２１の上面以上に充満した水２“全タンク１の
下部に排水するための通路である。

貯湯小室２２の水２“の中には、先の例と同様、補助ヒ
ーター３Ｂと温度センサー４Ｂが設けられている。２３
は電磁弁で、タンク１の上部に設けてあシ貯湯小室２２
の水２“の液面に空気圧を付加する弁装置である。

このように構成された給湯装置の作用を説明する。

大量出湯時には、給水バルブ５Ｂから水がタンク１内の
カプセル１０周りに導入され、ここで蓄熱材１１と熱交
換して温度上昇してのち、給排水路２１、貯湯小室２２
を通り、出湯パルプ７、出湯配管８を経て湯が取シ出さ
れる。大量出湯が終ると、給水バルブ５Ｂを閉じ排水バ
ルブ１５を開いてカプセル１０ｊ５ｊ９の水２を抜く。

このとき仕切板２０の上側に給排水路２１を設けである
ので、（１１） 貯湯小室２２には小出しに使うための湯２“が残る。こ
の湯２“の温度が下がった場合には、貯湯小室２２内に
設けである補助ヒーター３Ｂに入力が入り、所定温度と
なるまで加熱する。温度センサー４Ｂは、水２“の温度
が所定温度以上になると、それを検知した信号をスイッ
チ９Ｂに送シ、スイッチ９Ｂをオフにする。このように
して水２“は補助ヒーター３Ｂと温度センサー４Ｂとの
働きで常に一定温度に保たれている。

大量出湯のあと、水２“を抜くとき、給排水路２１から
水２“が落下しやすくするため、タンク１の上部に設け
である電磁弁２３を開き、貯湯小室２２内に空気を入れ
る。その状態を第５図に示す。要するに電磁弁２３は、
給排水路２１の上面以下に貯湯小室２２内の水２“の液
面を保持するよう、液面に空気圧を付加する弁装置であ
る。

次に、本発明のさらに他の実施例を第６図を参照して説
明する。

第６図は、本発明のさらに他の実施例に係る給湯装置の
構成図である。本図で先の第４図と同符（１２） 号のものは先の実施例と同等の部分であるから、その説
明を省略する。

図において、３０は断熱性仕切板で、タンク１内の蓄熱
材領域と貯湯小室３２とを仕切っている。

蓄熱材領域には先の実施例で説明したと同様の蓄熱材３
１が収納されている。３３は熱交換用バイブで、蓄熱材
３１の中を蛇行するように配設されている。その熱交換
用パイプ３３は、一端は給水配管６、吐出配管３４との
合流点３３ａで接続しており、他端は貯湯小室３２に突
出して３３ｂ部を形成している。

貯湯小室３２内の構成は、第４図の例と同等であシ、パ
イプ３３ｂは第４図の給排水路２１に相当している。

３５はヒーターで、蓄熱材３１中に挿入されている。ヒ
ーター３５は、蓄熱用タイマー１３Ｂ（Ｔ２　）に接続
しておシ、夜間、ヒーター３５に入力が入電蓄熱できる
ようセットされている。

４０は可変速ポンプで、給水ノ（ルブ５Ｂの近くに設け
てあシ、４１は温度センサーで、出湯）くル（１３） プ７の近くに設けられている。温度センサー４１の検知
信号は可変速ポンプ４０の制御部Ｃで受けて、当該ポン
プを変速させるよう構成されている。

このように構成された給湯装置の作用を説明する。

大量出湯時には、給水パルプ５Ｂを開き、排水バルブ１
５を閉じ水を熱交換用パイプ３３に導く。

水はパイプ３３を流通し、蓄熱材３１と熱交換して温度
上昇してのち、バイブ３３ｂ１貯湯小室３２を通り、出
湯パルプ７、出湯配管８を経て湯が取シ出される。大量
出湯が終ると、給水パルプ５Ｂを閉じ、排水バルブ１５
を開いて熱交換用バイブ３３内の湯を抜く。このとき断
熱性仕切板３０の上側にパイプ３３ｂが直立しているの
で、貯湯小室３２内には小出しに使うための湯２“が残
る。

この湯２〃の温度は、先の例で説明したように、補助ヒ
ーター３Ｂと温度センサー４Ｂとの働きで常に所定の温
度に保たれ、小出し使用に供せられる。

（１４） タンク１内の蓄熱材領域に収納された蓄熱材３１には、
蓄熱用タイマー１３８（Ｔ２）の作動によシ、夜間、ヒ
ーター３５に通電され蓄熱が行われる。そのときは、熱
交換用パイプ３３内に水が存在しないため水の沸騰によ
る問題、とくに貯湯小室３２における内圧上昇や騒音な
どの問題は生じない。

また、この実施例では、出湯パルプ７側に温度センサー
４１を設けて出湯温度を検知し、その信号によって可変
速ポンプ４０を制御して熱交換パイプ３３を通る流水量
、すなわち給水バルブ５Ｂにおける給水量を制御して、
出湯パルプ６から出る湯温を適温に保つようにしている
。

上述の湯温を適温に保つための他の給水量制御手段とし
ては、給水バルブ５Ｂ１穴は出湯パルプ７に開度可変の
弁を使用し、温度センサー４１の信号を給水バルブ５Ｂ
または出湯パルプ７に送り、それらの弁の開度を変えて
、熱交換パイプ３３を通る流水量を変化させるようにし
てもよい。このときは可変速ポンプ４０は不要となる。

（１５） 以上説明した各実施例によれば、次のような実用的効果
がある。

（１）蓄熱用のタンクを、従来の水槽式タンクにくらべ
著しく小形化できる。

（２）蓄熱材の蓄熱時に、蓄熱材の周辺にある水が沸騰
する問題を無くすことができる。

（３）出湯パルプから出る湯温を一定の適温に保つこと
ができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、水の沸点よシ高い
蓄熱材を給湯装置に利用し、大巾に小形化した給湯装置
を提供することができる。特に蓄熱材の蓄熱時に、蓄熱
材の周辺の水が沸騰してタンク内が高圧になる問題を解
決し、安全で実用的な給湯装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の一般的な給湯装置の構成図、第２図、
第３図は、本発明の一実施例に係る給湯装置の構成図で
、第２図はタンク内に水が充満している状態、第３図は
蓄熱材周辺の水を抜いた状（１６） 態、第４図は、本発明の他の実施例に係る給湯装置の構
成図、第５図は、同じ給湯装置の貯湯小室において、液
面に空気圧を付加した状態を示す構成図、第６図は、本
発明のさらに他の実施例に係る給湯装置の構成図である
。 １・・・タンク、２　、２／　、　２／／・・・水（湯
）、３゜３Ｂ・・・補助ヒーター、４．４Ｂ・・・温度
センサー、５．５Ｂ・・・給水バルブ、７・・・出湯パ
ルプ、１０・・・蓄熱カプセル、１１・・・蓄熱材、１
２・・・ヒーター、１４・・・液面計、２０・・・仕切
板、２１・・・給排水路、２２、．２３・・・貯湯小室
、２３・・・電磁弁、３０・・・断熱性仕切板、３３・
・・熱交換用パイプ、３５・・・ヒーター、４０・・・
可変速ポンプ、４１・・・温度センサー。 代理人　弁理士　高橋明夫 （１７） ￥１図 Ｚ３図 第　Ｚ　図 γ　４　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　タンクと、タンク内に給水する給水パルプと、タ
   ンクから湯を取シ出す出湯パルプと、タンク内の湯温を
   検知する温度センサーと、湯温を制御する加熱手段とを
   グえた給湯装置において、前記タンク内に、水の沸点よ
   シ高温度の熱を蓄える蓄熱材を備えるとともに、前記タ
   ンク内に、前記蓄熱材と接しない位置に小出し出湯用に
   供せられる貯湯小室を設けたことを特徴とする給湯装置
   。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、蓄熱材
   は蓄熱カプセルに収納したものである給湯装置。 ３、％許請求の範囲第１項記載のものにおいて、タンク
   内に蓄熱材領域を設けて蓄熱材を収納し、尚該蓄熱材中
   に、給湯用の水を流通しうる熱交換用パイプを配設した
   ものである給湯装置。 ４、特許請求の範囲第２項記載のものにおいて、蓄熱カ
   プセルに加熱手段を取付けたものである給湯装置。 ５、ｆｉ＋許請求の範１７ｆｌ第３項記載のものにおい
   て、蓄熱材領域に加熱手段を設けたものである給湯装置
   。 ６、特許請求の範囲第１項、第２項または第４項記載の
   もののいずれかにおいて、給湯するときに蓄熱材と熱交
   換を行う水を、給湯しないときは蓄熱材と接しない位置
   に液面を保持しうるように液面計を備えたものである給
   湯装置。 ７、特許請求の範囲第１項ないし第５項記載のもののい
   ずれかにおいて、タンク内を蓄熱材領域と貯湯小室に仕
   切シ、前記蓄熱材領域と前記貯湯小室とを連通ずる給排
   水路を設は次ものである給湯装置。 ８、特許請求の範囲第７項記載のものにおいて、貯湯小
   室の底面から直立した給排水路を設け、その給排水路の
   上面以下に貯湯小室の液面を保持しつるように液面に空
   気圧を付加する弁装置を設けたものである給湯装置。 ９、特許請求の範囲第１項、第３項、第５項。 第７項、第８項記載のもののいずれかにおいて、給水量
   を制御する給水量制御手段を設けるとともに、出湯バル
   ブ近傍に湯温を検知する温度センサーを設け、その検知
   信号全前記給水量制御手段に送信するように構成したも
   のである給湯装置。