保温給湯装置
【課題】簡単に据付けられ短工期であり、簡素な構成で省スペース、省ランニングコストであるとともに瞬間出湯可能なエコキュート(登録商標)を採用した保温給湯装置を提供する。
【解決手段】本発明に関わる保温給湯装置Ｓは、水または低温水をヒートポンプ給湯機１で加熱した温水を貯留する貯湯タンク２と、貯湯タンク２から供給される温水を用いた給湯配管１１を介しての給湯の停止時に給湯配管１１内に残留する残留温水を循環させる循環ポンプ６と、貯湯タンク２から温水が供給され該温水で満たされるとともに、残留温水が通流され該供給される温水との熱交換により残留温水を加熱する温水加熱コイル５ａおよび貯湯タンク２から供給される温水が冷却した場合に該冷却した温水を加熱する補助ヒータ５ｃを内蔵する蓄熱密閉タンク５とを備えている。
【解決手段】本発明に関わる保温給湯装置Ｓは、水または低温水をヒートポンプ給湯機１で加熱した温水を貯留する貯湯タンク２と、貯湯タンク２から供給される温水を用いた給湯配管１１を介しての給湯の停止時に給湯配管１１内に残留する残留温水を循環させる循環ポンプ６と、貯湯タンク２から温水が供給され該温水で満たされるとともに、残留温水が通流され該供給される温水との熱交換により残留温水を加熱する温水加熱コイル５ａおよび貯湯タンク２から供給される温水が冷却した場合に該冷却した温水を加熱する補助ヒータ５ｃを内蔵する蓄熱密閉タンク５とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浴槽、シャワー等を利用する場合に間欠使用に拘らず、適温で瞬間出湯できるエコキュート(登録商標)採用の保温給湯装置に関する
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料高騰と地球温暖化防止を背景に、９０℃での給湯とＣＯＰ(Coefficient Of Performance)３が得られることが特長のＣＯ２冷媒を採用したヒートポンプ給湯機、即ち「エコキュート(登録商標)」の需要が旺盛である。
図４は、従来のエコキュート(登録商標)と開放タンク循環保温とを採用した給湯システム１００Ｓの一例を示す図である。
従来の給湯システム１００Ｓは、水道管１０９、配管１０９ａ、１０９ｂ等を通って流入する水道水を加熱するヒートポンプ１０１と、ヒートポンプ１０１で加熱された高温水を一時貯留する貯湯タンク１０２と、ヒートポンプ１０１で加熱された高温水をヒートポンプ１０１から貯湯タンク１０２に送る給湯管１０３ａと、貯湯タンク１０２内に貯留された高温水を外部の所定の給湯機器に向けて送り出す給湯管１０３ｂとをエコキュート(登録商標)ユニットとして備えている。
【０００３】
所定の給湯機器とは、浴室１１７に配設されるシャワー１１４を具える混合水栓１１３ａ、浴槽１１８への湯張りを行なう混合水栓１１３ｂ等である。
浴室１１７の混合水栓１１３ａ、１１３ｂからの給湯は、貯湯タンク１０２から高温水をいきなり出湯して火傷しないように、混合自動弁１０８で高温水と水道水とを混合して、４０℃〜４２℃の適温にして給湯している。すなわち、混合自動弁１０８は、出口の湯温センサ１２２ａと温度調節器１２２とにより、貯湯タンク１０２からの高温水と配管１０９ｃからの水道水とを適温に調整して開放タンク１２１に適温の温水を供給している。
開放タンク１２１内の温水量は、開放タンク１２１に設けた電極水位センサ１２３ａとレベルスイッチ１２３との信号を用いて、混合自動弁１０８下流の給湯電動弁１１９を開閉して調整している。
【０００４】
ヒートポンプ１０１は、配管１０９ｂを介して常時水道圧を受けているため、これと連通する給湯電動弁１１９を開制御することにより、水道圧力で開放タンク１２１内に湯を供給できる。
浴室１１７を使用しない間、次回の給湯に備えて開放タンク１２１と浴室１１７の給湯管１１１は、開放タンク１２１および給湯管１１１内の適温の温水の保温のため、給湯管１１１末に給湯還り管１１２を連通し、加圧ポンプ１２５により常時温水を流動させ、温水の放熱による温度低下をヒータ１０５ｂにより加熱し解消し、瞬間出湯を可能にしている。
【０００５】
給湯再開時には、混合水栓１１３ａ、１１３ｂの開栓に伴う給湯管１１１の圧力低下を感知して加圧ポンプ１２５は、圧力を高め流量増加の運転を開始する。そのため、加圧ポンプ１２５は、水圧感知による自動運転装置付である。
従来の給湯用循環保温システムの他の一例を図５を参照して説明する。なお、図５は、従来のエコキュート(登録商標)と密閉循環保温を採用した給湯システム２００Ｓの他の一例を示す図である。
図５に示す給湯システム２００Ｓは、ヒートポンプ２０１、貯湯タンク２０２等の構成については、前記給湯システム１００Ｓの構成と同様であるので、同様な構成要素には、２００番台の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。
【０００６】
給湯システム２００Ｓの給湯は、水道水の給水圧力により行なわれ、浴室２１７にある給湯使用設備類のシャワー２１４、浴槽２１８への給湯は、混合水栓２１３ａ、２１３ｂを開くと出湯可能な水道圧力の届くフロアに適用される。
この場合、給湯配管２１１には、混合自動弁２０８の下流にあり使用温度に調整された温水が流れており、給湯配管２１１の管末に給湯還り管２１２を連通して接続させ、循環ポンプ２０６およびヒータ２０５ｂを併用して給湯配管２１１内の残留温水の循環保温を可能にしている。なお、温度調節装置を装備してヒータ２０５ｂを制御しているが、ヒータ２０５ｂに内蔵した温度調節の事例は、公知であり温度調節器の記載は省略する。
なお、本願に係る文献公知発明としては、下記のものがある。
【特許文献１】特開２００７−３３３２３９号公報
【特許文献２】特開平６−２２１６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の図４に示す給湯システム１００Ｓおよび図５に示す給湯システム２００Ｓにおいては、図４および図５に示すエコキュート(登録商標)ユニットの配管接続口Ｇより(ロ)側(図４、図５に示す配管接続口Ｇの右側)は設備工事で対応する必要があり、その都度、設計・施工が発生する。
そのため、図４、図５に示す循環保温の給湯システムの具体化には豊富な技術経験を要し、併せてこの技術者の不足がエコキュート(登録商標)普及の障害になっている。
【０００８】
更に、開放タンク採用の循環装置は現地設備工事と設計手間を伴い、コスト高のため、設計技術を持たない設備業者ではシンプルな片道給湯管で済ます例があり、かかる例では給湯開栓時に冷めた温水を放流、しばらく適温まで待つ不便を伴い利用者の利便性が犠牲にされる事例がある。このような背景から、高効率かつ簡便に設置ができる完成品の循環加熱システムが望まれている。
従って、これらの障害の解消と、エコキュート(登録商標)設置の簡便化が可能なヒートポンプ利用の循環加熱システムの開発が、当業者においては、技術課題となっている。
【０００９】
「エコキュート(登録商標)」は、多くの場合、低温の水道水から直接高温にする大温度差加熱においては高効率である反面、５０℃〜６０℃の給湯需要温度帯から高温にする小温度差加熱の循環加熱には低いＣＯＰ特性を有する。
すなわち、水道水よりかなり高い温度の５０℃〜６０℃からのエコキュート(登録商標)での高温水への加熱は、高負荷になり効率が悪く、現在、エコキュート(登録商標)採用の循環加熱のシステムでは、５５℃以上の高温循環使用時の加熱は極めて低いＣＯＰになる欠点がある。
そのため、従来の循環加熱には、図４に示すヒータ１０５ｂ、図５に示すヒータ２０５ｂのように、簡便な電気ヒータが広く使用されている。しかし、これらのヒータ１０５ｂ、２０５ｂは、消費電力が多く問題となっている。
【００１０】
本発明は上記実状に鑑み、給湯使用始めに際して、適温での瞬間出湯を実現するために、エコキュート(登録商標)の高い経済性で製造した９０℃の高温水を蓄熱源として貯湯し、この蓄熱を循環保温に利用した高品質かつ設置作業の手間のかからない簡便なユニット型循環保温装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、エコキュート(登録商標)採用に際して、省スペース、簡単据付、省ランニングコスト、手間のかからない良質のエコキュート(登録商標)を広く、短工期で提供できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成すべく、本発明に関わる保温給湯装置は、ＣＯ２冷媒を用いた冷凍サイクルのヒートポンプ給湯機を用いて温水を作り、給湯する保温給湯装置であって、水または低温水をヒートポンプ給湯機で加熱した温水を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクから供給される温水を用いた給湯配管を介しての給湯の停止時に給湯配管内に残留する残留温水を循環させる循環ポンプと、貯湯タンクから温水が供給され該温水で満たされるとともに、残留温水が通流され該供給される温水との熱交換により残留温水を加熱する温水加熱コイルおよび貯湯タンクから供給される温水が冷却した場合に該冷却した温水を加熱する補助ヒータを内蔵する蓄熱密閉タンクとを備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡単に据付けられ短工期であり、簡素な構成で省スペース、省ランニングコストであるとともに瞬間出湯可能なエコキュート(登録商標)を採用した保温給湯装置を実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
＜＜循環保温給湯システムＳの全体構成＞＞
図１は、本発明の一実施形態に係るエコキュート(登録商標)熱源機と給湯利用先の混合栓１３ａ、１３ｂに接続される二重管構造の給湯送り主管１１とを備える循環保温給湯システムＳの概念的構成図である。
【００１４】
本発明に係る実施形態の循環保温給湯システムＳは、水道管９から供給される水道水または低温水を加熱し高温水にするヒートポンプ式冷凍機１と、該ヒートポンプ式冷凍機１で加熱された高温水を貯湯する貯湯タンク２と、該貯湯タンク２から高温水が供給され適温での瞬間出湯を可能とする置換蓄熱タンク５と、該置換蓄熱タンク５からの９０℃前後の高温水と水道管９を通して供給される水道水とを混合し５０〜６０℃前後の適温の温水に調整し出湯する混合自動弁８と、該混合自動弁８から適温の温水が供給され混合栓１３ａ、１３ｂからの給湯を行なうとともに内部に循環保温用の循環内管１１ａが挿入される二重管構造の給湯配管である給湯送り主管１１と、置換蓄熱タンク５内に配設され、給湯停止時に給湯送り主管１１内に残留する温水が冷却しないように熱交換により加熱する温水加熱コイル５ａと、給湯停止時に給湯送り主管１１内に残留する温水を温水加熱コイル５ａを通流させて循環させる循環ポンプ６と、利用者が操作する風呂リモコン、台所リモコン等の操作部６０と、該操作部６０からの操作指令等に従って循環保温給湯システムＳ全体を統括的に制御するコントローラ６１とを備え構成されている。
以下、図１における温水の流れに沿って循環保温給湯システムＳの各部を詳細に説明する。
【００１５】
＜エコキュート(登録商標)のヒートポンプ式冷凍機１＞
ヒートポンプ式冷凍機１は、水道管９からの水道水を外気、すなわち空気の熱で温水にする加熱源の所謂、エコキュート(登録商標)である。
このエコキュート(登録商標)のヒートポンプ式冷凍機１は、ＣＯ２冷媒の膨張、圧縮を繰り返し、外界の空気から吸熱し低温の水道水を加熱する図示しない冷凍サイクルのヒートポンプと、配管９ｄを流れる貯湯タンク２からの水道水または低温水をヒートポンプ式冷凍機１に向けて送るとともにヒートポンプ式冷凍機１で加熱された高温水を給湯管３ａを通して循環させる図示しない循環ポンプとを備えている。
【００１６】
ヒートポンプは、ＣＯ２冷媒を圧縮する圧縮機(図示せず)と、圧縮され高温になったＣＯ２冷媒と貯湯タンク２から供給される水道水または低温水との間で熱交換させ加熱する温水加熱器(凝縮器)(図示せず)と、ＣＯ２冷媒を膨張させ減圧する膨張弁(図示せず)と、減圧され温度低下したＣＯ２冷媒に外気の熱を吸熱する蒸発器(図示せず)と、蒸発器用の送風機(図示せず)とを有している。
【００１７】
＜貯湯タンク２＞
貯湯タンク２は、エコキュート(登録商標)のヒートポンプ式冷凍機１で加熱した温水を貯留するタンクであり、配管９ｃが接続され水道水が供給される水道受け入れ口９ａとエコキュート(登録商標)のヒートポンプ式冷凍機１に配管９ｄを通して水道水または低温水を供給する給水口９ｂとが形成されている。
貯湯タンク２とエコキュート(登録商標)のヒートポンプ式冷凍機１とは給湯管３ａを介して連結されており、貯湯タンク２には、温水消費側のシャワー１４が接続される混合栓１３ａ、浴槽１８への湯張りを行なう混合栓１３ｂ等に温水を送り出すための給湯管３ｂが接続されている。
【００１８】
ここで、図１に示す接続口Ｇを境界として、(イ)側(図１に示す接続口Ｇの左側)はエコキュート(登録商標)ユニット範囲を示しており、(ロ)側(図１に示す接続口Ｇの右側)は給湯設備施工範囲を示している。
なお、エコキュート(登録商標)ユニット範囲とは、エコキュート(登録商標)のヒートポンプ式冷凍機１、貯湯タンク２、およびこれら廻りの配管をいう。
【００１９】
＜置換蓄熱タンク５＞
置換蓄熱タンク５には、図２に示す電気温水器Ｄを適用していることから、まず、電気温水器Ｄの構成について説明する。
＜電気温水器Ｄ＞
図２は、実施形態の循環保温給湯システムＳの置換蓄熱タンク５に適用した電気温水器Ｄの一例であり、循環加温用熱交換コイル５ａ´内蔵タイプの電気温水器Ｄの概念的構成図である。
図２に示す電気温水器Ｄは、既に標準化量産されているものであり、熱効率の最適設計がなされており、希望する容量、機種など容易に入手できる。
【００２０】
電気温水器Ｄは、水道管３ｂ´からタンク５´下部に給水してヒータ５ｃ´により加熱して温水とし、タンク５´内の温水の温度を温度センサ２０ａ´で検知して、この温度センサ２０ａ´の温度検出信号を図示しないコントローラに入力し、コントローラの制御信号に従って温度調節器２０´によってヒータ５ｃ´に流す電流を制御し、タンク５´内の温水の温度を設定温度に制御している。タンク５´内の温水は、給湯管３ｃ´を通って、温水消費側の図示しない混合水栓等に供給される。
電気温水器Ｄは、この貯湯を行なう構造に加え、浴槽内のお湯の保温や小規模床暖房等の循環保温を行なう温水の加熱のために、循環温度制御装置Ｅを装備している。この循環温度制御装置Ｅから温水循環給湯配管４´に供給される温水は、所望の設定温度へ制御可能である。
【００２１】
循環温度制御装置Ｅは、浴槽内のお湯や小規模床暖房の温水等が巡る給湯環り管１２´と、該給湯環り管１２´を流れる温水の温度を検知する環り温度センサ１９ａ´と、循環温度制御装置Ｅで加熱され設定温度の温水が出湯される循環給湯配管４´と、該循環給湯配管４´を流れる温水の温度を検知する送り温度センサ１９ｂ´と、給湯環り管１２´を通って環る冷却された温水または水を所定温度の温水にして循環給湯配管４´に出湯する加熱制御弁７´と、環り温度センサ１９ａ´で検知した給湯環り管１２´内の環り温水の温度情報と送り温度センサ１９ｂ´で検知した循環給湯配管４´内の温水の温度情報とから循環給湯配管４´を流れる温水の温度が所定の設定温度になるように加熱制御弁７´を制御する温度調節器１９´とを有し構成されている。
【００２２】
ここで、加熱制御弁７´は、給湯環り管１２´を通って巡る冷えた温水または水を、タンク５´内の循環加温用熱交換コイル５ａ´を通すことによりタンク５´内の高温水と熱交換を行ない加熱し高温にした温水と、給湯環り管１２´を通って巡る冷えた温水または水とを混合して、温度調節器１９´で設定された所定温度の温水にして循環給湯配管４´に出湯している。
図１に示す本循環保温給湯システムＳの置換蓄熱タンク５は、この電気温水器Ｄの構成を転用したものであり、容量全体が温水で満たされる密閉構造の蓄熱密閉タンクである。
【００２３】
この場合、図２に示す電気温水器Ｄの水道管３ｂ´は、転用後の図１においてエコキュート(登録商標)のヒートポンプ式冷凍機１の高温湯を置換蓄熱タンク５に供給するための給湯管３ｂに該当する。
また、実施形態の循環保温給湯システムＳでの循環保温の熱源は、通常、蓄熱貯湯タンク５のみであり、毎日給湯を使用する場合においては、図１に示す補助ヒータ５ｃは必ずしも必要ではない。
【００２４】
しかし、給湯が隔日または連休など２４時間以上ヒートポンプが休止する場合に、給湯配管の給湯送り主管１１内に残留する温水の保温要求があるときに限り、非常用として補助ヒータ５ｃの使用によって置換蓄熱タンク５内の温水のバックアップ保温を行なうことを可能にしている。
続いて、図２に示す電気温水器Ｄの循環給湯配管４´に供給する温水の温度制御について説明する。
図１に示したヒートポンプ給湯では詳細な図示を省略しているが、図２に示す電気温水器Ｄに装備している循環温度制御装置Ｅを、小規模の循環保温給湯システムＳの給湯のケースには、そのまま図１の用途に転用することが可能である。
【００２５】
実施形態の循環保温給湯システムＳによる給湯規模の多くは給湯量に比例して、給湯停止時の給湯送り主管１１に残留する温水の循環量が増加する。
そのため、図２に示す環り温水の温度変化に応じて流量調整可能な循環温度制御装置Ｅは取り外し、図１に示すように、必要な給湯規模専用に循環ポンプ６を設置して、環り温水、すなわち給湯第１環り管１２ａを流れる温水の温度変化に応じて循環ポンプ６によって給湯第１環り管１２ａ内の流量を調整可能なように構成している。
勿論、循環温度制御装置Ｅを外した循環保温給湯システムＳを標準品とし、この標準品以外に、図２と同様な目的での温水温度制御装置Ｅを取り付け適用することも可能である。
【００２６】
図２に示す循環温度制御装置Ｅを図１に示す循環保温給湯システムＳに適用した場合、図２の括弧内に符号を示すように、図２に示す給湯環り管１２´が図１に示す給湯第２環り管１２ｂに相当し、図２に示す循環給湯配管４´が図１に示す循環給湯配管４に相当することになる。
この循環温度制御装置Ｅを適用した循環保温給湯システムＳは、循環温度制御装置Ｅを適用しない図１に示す循環保温給湯システムＳに比較し、よりきめ細かな給湯制御を行なうことが可能となる。
【００２７】
上記の如く構成された図１に示す循環保温給湯システムＳの置換蓄熱タンク５には、エコキュート(登録商標)のヒートポンプ式冷凍機１で加熱され貯湯タンク２に貯留される高温水が、給湯管３ｂを通して供給される。
この置換蓄熱タンク５は、混合栓１３ａ、１３ｂから給湯が行なわれ内部に貯留される高温水が消費される度にヒートポンプ式冷凍機１からの高温水が、給湯管３ｂを介して供給され高温の熱置換が繰り返される。
また、置換蓄熱タンク５には、給湯送り主管１１内の温水を循環させ、置換蓄熱タンク５の高温水の熱により保温することを目的として、給湯送り主管１１内の温水を循環させ置換蓄熱タンク５内の高温水と熱交換して加熱するための温水加熱コイル５ａを内蔵している。
【００２８】
また、置換蓄熱タンク５には、給湯が隔日もしくは連休など２４時間以上、ヒートポンプ式冷凍機１が休止する場合の保温要求に対応して、非常用として補助ヒータ５ｃが内部にその加熱表面積が大きくなるように突設されている。
そして、置換蓄熱タンク５の上部には、高温水を送り出す給湯管３ｃが接続され、給湯管３ｃは、混合栓１３ａ、１３ｂからの給湯を行なうための混合自動弁８の混合弁温水入口８ａに連結されている。
【００２９】
＜混合自動弁８＞
混合自動弁８は、置換蓄熱タンク５の高温水が供給される給湯管３ｃが接続される混合弁温水入口８ａと、水道水が供給される混合用水道管１０が接続される混合弁水道入口８ｂと、置換蓄熱タンク５からの高温水と混合用水道管１０からの水道水とが混合されて所定温度の温水が出湯される混合温水出口８ｃとを有している。
そして、図示しない温度センサで混合用水道管１０内の水道水の温度、給湯管３ｃ内の温水の温度等が検出され、その温度検出信号がコントローラ６１に入力され、コントローラ６１の制御信号により、混合自動弁８の開度が制御され、置換蓄熱タンク５から給湯管３ｃを介して供給される高温水と混合用水道管１０から供給される水道水との混合量が調整され、混合自動弁８の混合温水出口８ｃから設定された所定温度の温水が出湯されている。
＜給湯送り主管１１＞
【００３０】
図３(ａ)は、混合水栓１３ａからの給湯時の図１に示す給湯送り主管１１のＡ部拡大図であり、図３(ｂ)は、混合水栓１３ｂからの給湯時の図１に示す給湯送り主管１１のＢ部拡大図であり、図３(ｃ)は、混合水栓１３ａ、１３ｂからの給湯停止時に給湯送り主管１１内に残留する温水を循環保温する場合の図１に示す給湯送り主管１１のＢ部拡大図である。
混合自動弁８の混合温水出口８ｃより下流は、逆止弁１５ｂを介して、図１に示すように、二重管構造の給湯送り主管１１を経由して、図３(ａ)、図３(ｂ)に示すように、給湯分岐管１１ｃ1、１１ｃ2を介して、それぞれ混合水栓１３ａ、１３ｂに至る。そして、混合水栓１３ａで配管１０ａ1からの水道水と混合され適温とされシャワー１４から給湯ができ、また、混合水栓１３ｂで配管１０ａ2からの水道水と混合され適温とされ浴槽１８に給湯できるように構成されている。
【００３１】
給湯送り主管１１は、混合水栓１３ａ、１３ｂからの給湯が休止状態の際にその内部に残留する温水(以下、残留温水と称す)を保温することを目的として、二重管の給湯配管循環保温構造としている。
すなわち、給湯送り主管１１は、混合水栓１３ａ、１３ｂからの給湯が休止状態の場合に内部に残留温水を含む配管は放熱により冷えることから、給湯送り主管１１を、外管１１ｂと外管１１ｂの内部に挿入された循環内管１１ａとの二重構造(図２参照)として、放熱表面積を低減したものである。
【００３２】
図１、図３に示す給湯送り主管１１内の循環内管１１ａは、循環保温に必要な湯量を賄うために、エコキュート(登録商標)の規模にもよるが、例えば、１０ｍｍ〜２０ｍｍ管外径若しくは内径が選択可能である。この場合、循環内管１１ａは、巻回されたフレキシブルな耐熱性のポリエチレン管等の樹脂管を使用することができる。
給湯送り主管１１内の挿入管である循環内管１１ａには、保温熱源となる温水が、循環ポンプ６を用いて、給湯第１環り管１２ａ、給湯第２環り管１２ｂ、温水加熱コイル５ａ、および循環給湯配管４を経由して、循環内管１１ａの入り口の一方端１１ａ1から供給され、白抜き矢印α９のように、循環内管１１ａ内を流れる。
【００３３】
そして、図３(ｃ)に示すように、循環内管１１ａの他方端１１ａ2から循環内管１１ａと外管１１ｂ間の二重管隙間に白抜き矢印α６のように折り返し流れ、循環内管１１ａと外管１１ｂと間の二重管の隙間を図１の白抜き矢印α１０のように流れ外管１１ｂの還流口１１ｂ3から出湯し、給湯第１環り管１２ａ、循環ポンプ６、給湯第２環り管１２ｂを介して温水加熱コイル５ａに環る循環加熱型の給湯配管の保温構造を形成している。
なお、図１に示すように、給湯送り主管１１の外管１１ｂには、膨張タンク１６が設けられ、該管路が密閉構造のために温水の体積膨張変化で生じる異常圧力を膨張タンク１６により吸収し、給湯設備が異常高圧になることを保護している。
【００３４】
＜操作部６０＞
図１に示す操作部６０は、利用者が、循環保温給湯システムＳでの浴槽１８内への湯張り、混合栓１３ａ、１３ｂからの給湯等を行なうために入力操作を行なう機器であり、浴室に配置される風呂リモコンやキッチンに配置される台所リモコン等である。
操作部６０は、浴槽１８に湯張りするための湯張りモード、混合栓１３ａ、１３ｂからの給湯を行なうための給湯モード等が選択可能であり、浴槽１８への湯張り時の温水の温度、混合栓１３ａ、１３ｂからの給湯時の温水の温度等を設定できる構成である。
この操作部６０は、コントローラ６１と有線または無線で電気的に接続されており、利用者による操作部６０への入力操作が、コントローラ６１に操作信号として入力されている。
【００３５】
＜コントローラ６１＞
コントローラ６１は、循環保温給湯システムＳを電子制御する制御装置であり、操作部６０からの操作信号、還り温度センサ１９ａ等の種々のセンサで検出した信号等に応じて制御を行なうマイコン(Ｍicrocomputer：マイクロコンピュータ)と、操作部６０、種々のセンサ等で検出された検出信号等をマイコンに適合した入力信号に変換する増幅回路、Ａ／Ｄ変換回路等の入力インターフェースと、マイコンからの制御信号の出力信号に応じて循環ポンプ６等のアクチュエータを駆動するための駆動回路等の出力インターフェースとを備え構成されている。
【００３６】
このコントローラ６１は、マイコンのＲＯＭ(Read Only Memory)に記憶されたプログラムに従って、循環保温給湯システムＳの循環ポンプ６、混合自動弁８等の各種アクチュエータおよびエコキュート(登録商標)のヒートポンプ式冷凍機１などを制御し、浴槽１８への湯張り、混合栓１３ａ、１３ｂからの給湯等の各種のモードの制御を行なうものである。
【００３７】
＜＜循環保温給湯システムＳの動作＞＞
次に、循環保温給湯システムＳの動作について説明する。
＜ヒートポンプ式冷凍機１による貯湯タンク２への貯湯＞
図１に示すように、水道管９から低温の水道水が、矢印α１のように、逆止弁１５ａ、水道減圧弁３１等を介して貯湯タンク２の下部に供給される。
【００３８】
そして、コントローラ６１の制御により、ヒートポンプ式冷凍機１の図示しない循環ポンプが稼動することで、貯湯タンク２内下部の水道水または低温水が、図１の矢印α２のように、配管９ｄを通ってヒートポンプ式冷凍機１内の配管(図示せず)に導かれ、冷凍サイクルの温水加熱器(図示せず)で外気から吸熱した熱との熱交換が行なわれ加熱された後、図１の矢印α３のように、給湯管３ａを通って貯湯タンク２に供給され、貯湯タンク２内に約９０℃前後の高温水が貯湯される。
そして、貯湯タンク２内の高温水が、図１の矢印α４のように、給湯管３ｂを通って、置換蓄熱タンク５内に供給される。
【００３９】
＜混合栓１３ａ、１３ｂからの給湯＞
こうして、予め、置換蓄熱タンク５内に８５℃程度の高温水の貯湯が完了した後、置換蓄熱タンク５内の高温水は、水道減圧弁３１により減圧された水道水圧によって、図１の矢印α５のように給湯管３ｃを介して混合自動弁８の混合弁温水入口８ａに導かれる。
この混合弁温水入口８ａの高温水と、水道水圧によって水道管９、混合用水道管１０を通って混合自動弁８の混合弁水道入口８ｂに導かれた水道水を、コントローラ６１の制御により、混合自動弁８の開度を調整することにより、混合制御して混合温水出口８ｃから適温（例６０℃）の温水を出湯する。
【００４０】
そして、この適温の温水を、逆止弁１５ｂを通過させた後、給湯送り主管１１の外管１１ｂの入り口１１ｂ1から、給湯送り主管１１の外管１１ｂと循環内管１１ａとの隙間に供給する。
そして、混合自動弁８から供給された適温の温水は、給湯送り主管１１の二重管構造の外管１１ｂと循環内管１１ａとの隙間を流れ、使用している給湯分岐管１１ｃ1、１１ｃ2からそれぞれ混合水栓１３ａ、１３ｂに達し、更に混合水栓１３ａ、１３ｂでそれぞれ、使用者により水道水と混合され所望の適温とされ出湯される。
【００４１】
＜循環保温給湯システムＳの循環保温機能＞
次に、循環保温給湯システムＳの循環保温機能について説明する。
一般に、混合水栓１３ａ、１３ｂからの給湯の休止が１０分程度の間欠使用の場合には、給湯の温度低下は許容の範囲に納まるが、次回の混合水栓１３ａ、１３ｂからの給湯まで３０分以上経過した場合、給湯用配管内に残留する温水は、該温水より低い温度の外気により冷却され、適温外に温度低下する。
この給湯用配管内に残留する温水の温度低下を抑制するために、循環保温機能を使用し、給湯用配管の給湯送り主管１１内に残留する温水を適温に維持している。
【００４２】
循環保温給湯システムＳでは、熱源である置換蓄熱タンク５内蔵の温水加熱コイル５ａを利用して、給湯用配管の給湯送り主管１１内に残留する残留温水を、下記のようにして、給湯のための適温に維持している。
まず、コントローラ６１におけるタイマにより給湯後の経過時間が測定され、給湯後、所定時間が経過したとコントローラ６１で判断された場合、コントローラ６１の制御により、循環ポンプ６が稼動される。
【００４３】
この循環ポンプ６の稼動により、給湯送り主管１１内に残留する残留温水は、図１に示す給湯送り主管１１の外管１１ｂの還流口１１ｂ3から出湯して、図１の白抜き矢印α７のように、給湯第１環り管１２ａを通って、循環ポンプ６を介して、給湯第２環り管１２ｂを通り、置換蓄熱タンク５内の温水加熱コイル５ａに通流される。置換蓄熱タンク５内の温水加熱コイル５ａに送られた残留温水は、置換蓄熱タンク５内の高温水と熱交換され加熱された後、図１の白抜き矢印α８のように、循環給湯配管４を通って、逆止弁を介して、給湯送り主管１１の循環内管１１ａの一方端１１ａ1から該循環内管１１ａに送られる。
【００４４】
循環内管１１ａに送られ加熱された残留温水は、循環内管１１ａ内を一方端１１ａ1から図１の白抜き矢印α９のように、他方端１１ａ2まで流れ、循環保温時の図１のＢ部拡大図の図３(ｃ)に示すように、循環内管１１ａの他方端１１ａ2から、図３(ｃ)の白抜き矢印α６のように流出し、その後、給湯送り主管１１の外管１１ｂの末端部１１ｂ2から、図１の白抜き矢印α10のように、外管１１ｂと循環内管１１ａとの隙間を外管１１ｂの入り口１１ｂ1側に向けて流され、再び、還流口１１ｂ3から、給湯第１環り管１２ａ内に還流される。この循環流れが、コントローラ６１の制御によって、循環ポンプ６の稼動により、継続される。
この循環流れのモードにおいては、還り温度センサ１９ａにより、給湯第１環り管１２ａ内の温水の温度が検出され、その温度検出信号が、温度調節器１９を介して、コントローラ６１に入力され、コントローラ６１から給湯第１環り管１２ａ内の温水の温度が設定温度、例えば６０℃になるように、制御信号が温度調節器１９に出力される。
【００４５】
この制御信号が入力された温度調節器１９は、ポンプ用インバータ６ａを用いて循環ポンプ６の回転角速度を制御して、給湯第１環り管１２ａ、給湯第２環り管１２ｂ内を流れる残留温水の流量を制御することにより、還り温度センサ１９ａで検出される給湯第１環り管１２ａ内の温水の温度が、設定温度、例えば６０℃になるように制御する。
このように、循環保温給湯システムＳの循環保温機能においては、熱源である置換蓄熱タンク５内蔵の温水加熱コイル５ａを利用するために、温水加熱コイル５ａ内を通流し加熱された残留温水を、循環給湯配管４を経由して二重管構造の給湯送り主管１１の循環内管１１ａの一方端１１ａ1から循環内管１１ａに流し、二重管構造の給湯送り主管１１の外管１１ｂと循環内管１１ａとの隙間に温水の流れを反転して給湯送り主管１１に熱を付与した後、循環ポンプ６の動力により、給湯第１環り管１２ａ、給湯第２環り管１２ｂを経由して、温水加熱コイル５ａに再循環させて、給湯管である給湯送り主管１１の保温効果を発揮している。
【００４６】
この構成の特筆すべき効果は、給湯送り主管１１が、外管１１ｂと循環内管１１ａとの二重管構造を採用しているため、外気露出部の管長が短いことから、給湯送り主管１１の外周面の放熱面積が縮小され放熱が極めて少ない。そのため、給湯環り管を兼ねた給湯送り主管１１からの温度低下が少ないという特長を有し、熱源である置換蓄熱タンク５の有効保有熱を長く利用可能としたものである。
【００４７】
＜＜作用効果＞＞
＜循環保温機能による保温の維持可能な時間＞
次に、循環保温給湯システムＳの特長である省エネルギ循環保温の維持可能な時間について事例を用いて説明する。
給湯の熱源である置換蓄熱タンク５の貯湯量を５６０Ｌ(リットル)とした場合、利用可能な温度範囲が８５℃から７５℃までの温度差１０℃とすると、利用可能な熱量は、
５６０Ｌ×１０℃÷０．８６＝６，５１１Ｗ（５６００Ｋｃａｌ）
である。
【００４８】
この置換蓄熱タンク５の利用可能な蓄熱量、すなわち６，５１１Ｗに対して、二重管構造の給湯配管である給湯送り主管１１からの放熱条件を、外気温１０℃、湯温６０℃、両者の温度差５０℃、給湯配管サイズ２５Ａ(外管１１ｂの口径)、管１ｍ当り１時間の放熱量１５Ｗとした場合、露出配管長３０ｍの循環保温を６０℃に維持可能な時間は、置換蓄熱タンク５の蓄熱量(約６，５００Ｗ)を二重管構造の露出配管長３０ｍの放熱で消費するとし、置換蓄熱タンク５の蓄熱量(約６，５００Ｗ)を二重管構造の露出配管長３０ｍの１時間当りの放熱量で除算することにより、単純計算で、
６，５００Ｗ÷（１５Ｗ／ｍ×３０ｍ）≒１４時間
維持可能と考えられる。
【００４９】
この場合、例えば、エコキュート(登録商標)の夜間沸上げを８時に停止すると、当日１２時間後の２０時に浴室を利用する時まで十分な保温維持が可能である。
この効果は、業務用給湯を利用する美容院、レストラン、福祉施設、レジャー銭湯、病院など、昼間営業の瞬間出湯要求(瞬間的に所望温度の温水の出湯を要求されること)のほか社宅、寮、ホテルなど夜間給湯需要における瞬間出湯ニーズの対応も可能になり、省エネルギ効果に加え、実用性と簡便な製造および施工、これに伴うコストダウンによる廉価を実現した構成である。
【００５０】
これに対して、実施形態の循環保温給湯システムＳと異なる従来技術の往復露出の循環配管は、循環配管の放熱面積が２倍になることから単純に２倍の放熱を伴うため、保温維持できる循環保温時間は約７時間に半減するため、夕刻まで維持できないこととなり、保温性能の欠点は明らかである。
以上述べた本実施形態の効果は、従来技術で製造した安価な図２に示す電気温水器Ｄのタンク５´を置換蓄熱タンク５(図１参照)(第一の発明)に転用したものであり、該置換蓄熱タンク５は、給湯に対する温水の保温(約５０℃から６０℃前後)に対して熱効率が高いものであり、低ランニングコスト、すなわち省エネルギ運転を可能としている。
また、給湯配管の放熱を最小にできる二重管構造の給湯配管(第二の発明)を循環に採用した相乗効果により、高い省エネルギ性を創出したエコキュート(登録商標)を簡便に提供できるようにしたことである。
【００５１】
従って、浴槽、シャワー等を利用する場合に間欠使用に関らず、省エネルギかつ適温で瞬間出湯できる給湯システムを、製造および施工が簡便になるように実現するとともに、低価格、低ランニングコストを図れるエコキュート(登録商標)採用の高効率循環保温性能を有する循環保温給湯システムＳを実現できる
【００５２】
なお、本実施形態では、給湯時には、二重管構造の給湯送り主管１１の外管１１ｂと循環内管１１ａとの隙間に温水を流して混合栓１３ａ、１３ｂから給湯する一方、給湯停止時の給湯送り主管１１内の残留温水の保温時には、二重管構造の給湯送り主管１１の循環内管１１ａから外管１１ｂと循環内管１１ａとの隙間に残留温水を流し循環させる構成を例示して説明したが、混合自動弁８の混合温水出口８ｃの下流から分岐して循環内管１１ａの一方端１１ａ1に連結されるとともに該方向のみの流れを許容する逆止弁を配置した分岐管を設け、混合栓１３ａ、１３ｂからの給湯時に、混合自動弁８から該分岐管を介して給湯送り主管１１の循環内管１１ａ内へ温水を供給する構成としてもよい。
ここで、給湯停止時の残留温水の加熱のための残留温水の循環時には、分岐管の逆止弁により、循環内管１１ａから混合自動弁８に向けて残留温水が流れることはない。
【００５３】
或いは、本実施形態とは異なり、給湯停止時の循環保温時に、温水加熱コイル５ａで加熱した残留温水を外管１１ｂと循環内管１１ａとの隙間に送った後に循環内管１１ａを通って還流させる構成としてもよく、二重管構造の給湯送り主管１１を用いて、混合栓１３ａ、１３ｂからの給湯および給湯停止時の残留温水の温水加熱コイル５ａを通流させる加熱ための循環流れが行えれば、給湯時に温水を流す方法および給湯停止時の残留温水を循環流れさせる方法は適宜選択可能であり、限定されない。
【００５４】
また、本実施形態では、貯湯タンク２と、補助ヒータ５ｃおよび温水加熱コイル５ａを内蔵した置換蓄熱タンク５とを別体で構成した場合を例示して説明したが、貯湯タンク２と置換蓄熱タンク５とを一体に構成することも可能である。
貯湯タンク２と置換蓄熱タンク５とを一体に構成することにより、タンクが一つで済むとともに、両タンクを連結する配管が不要になるので、よりシンプルな構成が可能であり、部品原価が削減されるとともに現場施工が簡略化され、更なる低コスト化が可能である。
【００５５】
＜＜まとめ＞＞
本発明の循環保温装置に係る第一の発明は、ＣＯ２冷媒を用いた冷凍サイクルのヒートポンプ給湯機（以下エコキュート(登録商標)と称す）を利用したシャワーや、浴槽給湯において給湯休止後の適温（約４２℃）で瞬間出湯を行なうために放熱を伴う給湯配管保温に対応できる高い熱効率（ＣＯＰ）の加熱装置の蓄熱密閉タンク(置換蓄熱タンク５)を備えた循環保温システムであり、装置構成として、エコキュート(登録商標)のほか、温水加熱コイル(５ａ)および補助ヒータ(５ｃ)を内蔵装備した熱源用の蓄熱密閉タンクと、循環ポンプ(６)とを用いて構成している。
【００５６】
第一の発明は、密閉構造の蓄熱密閉タンク(置換蓄熱タンク５)を有し、該蓄熱密閉タンクは、エコキュート(登録商標)のヒートポンプ式冷凍機１から送られる高温水を出湯する機能並びに高温水を給湯で消費しては供給される置換貯湯の機能を有し、給湯停止時に迅速に循環環り湯を加熱できる温水加熱コイル(５ａ)を蓄熱密閉タンクに内蔵する構成である。
この熱源に用いる蓄熱密閉タンク(置換蓄熱タンク５)は、給湯使用の度にエコキュート(登録商標)からの高温水に置換される効果に着目し、この貯湯熱を温水加熱コイル(５ａ)で取り出して循環加熱に利用できるように構成したものであり、給湯のための温水の温度(約５０℃から６０℃前後)の保温に熱効率が高いものである。
【００５７】
そして、給湯停止時に給湯配管(給湯送り主管１１)に残留する残留温水の循環保温に必要な流量と圧力を付与するポンプ(循環ポンプ６)を内蔵している
この場合、温水加熱コイル(５ａ)に流す環り湯量を循環保温に必要かつ経済的湯量になるよう調節できる機能(還り温度センサ１９ａ、温度調節器１９、ポンプ用インバータ６ａ、コントローラ６１等)を設けている。
また、給湯先(混合水栓１３ａ、１３ｂ)から求められる適温での給湯を可能にするために、蓄熱密閉タンク(置換蓄熱タンク５)に貯湯される高温水と水道水とを適温に混合して調整する混合自動弁８を設けるとよい。
【００５８】
なお、第一の発明の背景として、従来技術の給湯停止時の給湯配管内に残留する残留温水の加熱は、簡便な電気ヒータを多用しているが該電気ヒータのエネルギ消費効率（以下、ＣＯＰと称す）は１以下のため、ＣＯＰが３倍高いエコキュート(登録商標)自体による循環加熱への改善が望ましいが、高温域の循環加熱時のＣＯＰ特性が低く保温に不適当なため、従来の用途はＣＯＰが高い水道水から沸き上げる一過加熱に重点的に使用している。
かかる状況において、従来の一部のエコキュート(登録商標)製品において温度帯５５℃〜６０℃の循環加熱可能な製品もあるが不本意なＣＯＰ性能で終わっているのに対して、本発明は、エコキュート(登録商標)の高いＣＯＰを維持しながら循環加熱に利用できるようにした技術である。
【００５９】
従来の循環保温配管は、給湯送り主管の端末に細径の還り管を接続し、給湯停止時に給湯送り主管に残留する残留温水の加熱装置に還る往復配管は常に大気に露出しており放熱表面積が大きい。
この放熱量削減のために、給湯送り主管、往復配管等の全てに、断熱材のグラスウール等を巻き保温する保温被覆施工を必要としている。
このように、従来、給湯使用しない時間帯の給湯配管は、保温のための被覆をしているが外気の影響を受けて放熱し、残留温水が冷めてくるという課題があった。この課題を解決するため、従来技術は、給湯配管をループ状にしてポンプとヒータ併用により循環保温している。この場合の循環配管は、往復露出配管であるため放熱面積が大きく、放熱量も配管長さにほぼ比例して増大する欠点があった。
【００６０】
そこで、本発明は、給湯配管の放熱量の最小化のために、給湯配管の外気露出部をシンプルかつ最小化することが基本的に必要であることに着目し、送り給湯管と環り配管を外観上１本の二重管構造の給湯送り主管とし、放熱を伴う露出管長を半減、すなわち放熱面積を半減するようにしている。
本発明の循環保温装置の第二の構成は、給湯管からの放熱量を最小限にする目的を達成するために、蓄熱密閉タンク(置換蓄熱タンク５)に接続される給湯配管(給湯送り主管１１)の温水供給口(入り口１１ｂ1)から給湯使用末端に至る給湯送り主管の構造を二重管式にして、二重管内循環保温構造を形成することにより、外観上給湯配管(給湯送り主管１１)を一本にして放熱を伴う露出配管長を半減し、放熱面積を減少させている。
【００６１】
すなわち、給湯送り主管内に細管の循環内管を給湯送り主管の先端部近傍まで挿入し、この細管の循環内管に熱源の蓄熱密閉タンク(置換蓄熱タンク５)からの温水を供給し、該給湯送り主管内先端からＵターン循環させる二重管構造を採用することにより管露出部、すなわち放熱面積の最小化を図り、この蓄熱源の有効利用時間を大幅に延長できる波及効果を創出している。
また、循環保温に伴う加熱エネルギ消費量を半減し、給湯の総合的な省エネルギを図っている。
これにより、給湯停止時に給湯管に残留する残留温水の循環熱損失の削減と、配管保温施工費用の削減がもたらされ、給湯装置の提供者および利用者双方に有効な総合的コスト低減を可能としている。
【００６２】
本発明の循環保温装置に係る第二の発明は、より具体的には次の通りである。
給湯停止時に給湯配管内に残留する残留温水に対する循環保温を必要とする主な用途は、浴槽、シャワーなど人体に直接接触する給湯であるため、火傷しない範囲の５０℃を超えない循環保温温度もしくは６０℃の給湯では水道水との手元自動混合水栓を採用した給湯設備が一般的に採用されている。
したがって、エコキュート(登録商標)の出湯温度９０℃は、貯湯熱量の高密度化が目的であるため、この温度の循環保温のケースは極めて稀である。
【００６３】
ここで提供しようとする給湯は、概ね、適温が５０℃〜６０℃範囲のものであり、この適温の給湯に必要な循環保温について、その働きについて更に説明する。
二重管構造の給湯配管の挿入内管(循環内管１１ａ)の細管のサイズは、循環保温に必要な湯量を賄うために、エコキュート(登録商標)の規模にもよるが、１０ｍｍ〜２０ｍｍ管外径若しくは内径で済む。
この場合、二重管構造の外管は、給湯熱源より流れる湯量により適当な口径を選定するが、二重管における流路面積は、外管と挿入内管(循環内管１１ａ)の隙間が有効な流路である。
【００６４】
＜作用＞
次に、二重管構造給湯配管において循環保温を形成する挿入細管の循環内管１１ａの作用について説明する。
二重管入口部の挿入細管の循環内管１１ａに流入する熱源の蓄熱密閉タンク(置換蓄熱タンク５)で加温された温水の温度は、おおよそ６０℃である。この温水が二重管の挿入細管の循環内管１１ａの先端部(他方端１１ａ2)で二重管の内外管隙間内に放出され内外管隙間を逆流して、挿入細管(循環内管１１ａ)内の温水に対する保温および外気への放熱による温度降下を伴いながら熱源の蓄熱密閉タンク(置換蓄熱タンク５)に至る。
【００６５】
この場合、二重管構造の給湯配管の内外管隙間を流れる温水は、挿入細管の循環内管１１ａとの対向流伝熱作用により加温回復される結果、循環する二重管の起点・終点間の給湯温度偏差を極めて小さくできる特筆すべき性能の保温効果を生み出す。
これにより、二重給湯配管に供給する熱源の蓄熱密閉タンク(置換蓄熱タンク５)からの温水の高精度制御は必ずしも必要ではなくなり、本発明では、密閉保温タンクの蓄熱密閉タンク内に設けた温水加熱コイル(５ａ)に流入する還り温度が設定温度より低下すれば流量を増加させ、設定温度より上昇すれば流量を減少するように、還り温度調節器によりポンプを連動調節することによって加熱量の調整が可能になり、循環配管の温水温度の安定化が行なえる。
【００６６】
そのため、従来制御技術において熱交換コイル流量制御に用いた電動三方弁(図２に示す加熱制御弁７´)を必ずしも必要としなくなるため、給湯における循環保温システムのシンプル化に寄与できる。なお、電動三方弁(図２に示す加熱制御弁７´)は、上記の如く無くしてもよいし、用いてもよい。
更には、二重給湯配管内の挿入細管の循環内管１１ａは、耐圧強度を必要とせず、曲げ易く耐熱性のある樹脂管であれば機能するため、現地配管施工がし易くなりコストの合理的削減にも寄与できる効果を奏する。
例えば、二重給湯配管を形成する外管内に、曲げ易く耐熱性のある樹脂管の循環内管１１ａを挿入することにより、二重給湯配管の施工が容易に行なえる。
【００６７】
＜効果＞
本発明は、上記作用により、給湯設備における循環保温の放熱損失を最小化できるために蓄熱密閉タンク(置換蓄熱タンク５)の熱を利用する際、循環保温における維持時間を大幅に延長できることになり、高いＣＯＰ性能のエコキュート(登録商標)で加熱して、９０℃の温水を貯湯した蓄熱を有効に利用できる効果がある。また、循環保温装置の簡素化により、循環保温装置のユニット化が実現できることにより、現地での省工事化と工期短縮との両立が可能になり、経済的なヒートポンプ給湯機の普及促進に大きく寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態に係るエコキュート(登録商標)熱源機と給湯利用先の混合栓に接続される二重管構造の給湯送り主管とを備える循環保温給湯システムを示す概念的構成図である。
【図２】実施形態の循環保温給湯システムの置換蓄熱タンクに適用した循環加温用熱交換コイル内蔵タイプの電気温水器を示す概念的構成図である。
【図３】(ａ)は、実施形態の混合水栓等から給湯時の図１に示す給湯送り主管のＡ部拡大図であり、(ｂ)は、混合水栓等から給湯時の図１に示す給湯送り主管のＢ部拡大図であり、(ｃ)は、混合水栓等からの給湯停止時の残留する温水を循環保温する場合の図１に示す給湯送り主管のＢ部拡大図である。
【図４】従来のエコキュート(登録商標)と開放タンク循環保温とを採用した給湯システムの一例を示す図である。
【図５】従来のエコキュート(登録商標)と密閉循環保温を採用した給湯システムの他の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ ヒートポンプ式冷凍機(ヒートポンプ給湯機)
２ 貯湯タンク
５ 置換蓄熱タンク(蓄熱密閉タンク)
５ａ 温水加熱コイル
５ｃ 補助ヒータ
６ 循環ポンプ
１１ 給湯送り主管(給湯配管)
１１ａ 循環内管(送り給湯配管)
１１ｂ 外管(環り配管)
Ｓ 循環保温給湯システム(保温給湯装置)
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浴槽、シャワー等を利用する場合に間欠使用に拘らず、適温で瞬間出湯できるエコキュート(登録商標)採用の保温給湯装置に関する
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料高騰と地球温暖化防止を背景に、９０℃での給湯とＣＯＰ(Coefficient Of Performance)３が得られることが特長のＣＯ２冷媒を採用したヒートポンプ給湯機、即ち「エコキュート(登録商標)」の需要が旺盛である。
図４は、従来のエコキュート(登録商標)と開放タンク循環保温とを採用した給湯システム１００Ｓの一例を示す図である。
従来の給湯システム１００Ｓは、水道管１０９、配管１０９ａ、１０９ｂ等を通って流入する水道水を加熱するヒートポンプ１０１と、ヒートポンプ１０１で加熱された高温水を一時貯留する貯湯タンク１０２と、ヒートポンプ１０１で加熱された高温水をヒートポンプ１０１から貯湯タンク１０２に送る給湯管１０３ａと、貯湯タンク１０２内に貯留された高温水を外部の所定の給湯機器に向けて送り出す給湯管１０３ｂとをエコキュート(登録商標)ユニットとして備えている。
【０００３】
所定の給湯機器とは、浴室１１７に配設されるシャワー１１４を具える混合水栓１１３ａ、浴槽１１８への湯張りを行なう混合水栓１１３ｂ等である。
浴室１１７の混合水栓１１３ａ、１１３ｂからの給湯は、貯湯タンク１０２から高温水をいきなり出湯して火傷しないように、混合自動弁１０８で高温水と水道水とを混合して、４０℃〜４２℃の適温にして給湯している。すなわち、混合自動弁１０８は、出口の湯温センサ１２２ａと温度調節器１２２とにより、貯湯タンク１０２からの高温水と配管１０９ｃからの水道水とを適温に調整して開放タンク１２１に適温の温水を供給している。
開放タンク１２１内の温水量は、開放タンク１２１に設けた電極水位センサ１２３ａとレベルスイッチ１２３との信号を用いて、混合自動弁１０８下流の給湯電動弁１１９を開閉して調整している。
【０００４】
ヒートポンプ１０１は、配管１０９ｂを介して常時水道圧を受けているため、これと連通する給湯電動弁１１９を開制御することにより、水道圧力で開放タンク１２１内に湯を供給できる。
浴室１１７を使用しない間、次回の給湯に備えて開放タンク１２１と浴室１１７の給湯管１１１は、開放タンク１２１および給湯管１１１内の適温の温水の保温のため、給湯管１１１末に給湯還り管１１２を連通し、加圧ポンプ１２５により常時温水を流動させ、温水の放熱による温度低下をヒータ１０５ｂにより加熱し解消し、瞬間出湯を可能にしている。
【０００５】
給湯再開時には、混合水栓１１３ａ、１１３ｂの開栓に伴う給湯管１１１の圧力低下を感知して加圧ポンプ１２５は、圧力を高め流量増加の運転を開始する。そのため、加圧ポンプ１２５は、水圧感知による自動運転装置付である。
従来の給湯用循環保温システムの他の一例を図５を参照して説明する。なお、図５は、従来のエコキュート(登録商標)と密閉循環保温を採用した給湯システム２００Ｓの他の一例を示す図である。
図５に示す給湯システム２００Ｓは、ヒートポンプ２０１、貯湯タンク２０２等の構成については、前記給湯システム１００Ｓの構成と同様であるので、同様な構成要素には、２００番台の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。
【０００６】
給湯システム２００Ｓの給湯は、水道水の給水圧力により行なわれ、浴室２１７にある給湯使用設備類のシャワー２１４、浴槽２１８への給湯は、混合水栓２１３ａ、２１３ｂを開くと出湯可能な水道圧力の届くフロアに適用される。
この場合、給湯配管２１１には、混合自動弁２０８の下流にあり使用温度に調整された温水が流れており、給湯配管２１１の管末に給湯還り管２１２を連通して接続させ、循環ポンプ２０６およびヒータ２０５ｂを併用して給湯配管２１１内の残留温水の循環保温を可能にしている。なお、温度調節装置を装備してヒータ２０５ｂを制御しているが、ヒータ２０５ｂに内蔵した温度調節の事例は、公知であり温度調節器の記載は省略する。
なお、本願に係る文献公知発明としては、下記のものがある。
【特許文献１】特開２００７−３３３２３９号公報
【特許文献２】特開平６−２２１６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の図４に示す給湯システム１００Ｓおよび図５に示す給湯システム２００Ｓにおいては、図４および図５に示すエコキュート(登録商標)ユニットの配管接続口Ｇより(ロ)側(図４、図５に示す配管接続口Ｇの右側)は設備工事で対応する必要があり、その都度、設計・施工が発生する。
そのため、図４、図５に示す循環保温の給湯システムの具体化には豊富な技術経験を要し、併せてこの技術者の不足がエコキュート(登録商標)普及の障害になっている。
【０００８】
更に、開放タンク採用の循環装置は現地設備工事と設計手間を伴い、コスト高のため、設計技術を持たない設備業者ではシンプルな片道給湯管で済ます例があり、かかる例では給湯開栓時に冷めた温水を放流、しばらく適温まで待つ不便を伴い利用者の利便性が犠牲にされる事例がある。このような背景から、高効率かつ簡便に設置ができる完成品の循環加熱システムが望まれている。
従って、これらの障害の解消と、エコキュート(登録商標)設置の簡便化が可能なヒートポンプ利用の循環加熱システムの開発が、当業者においては、技術課題となっている。
【０００９】
「エコキュート(登録商標)」は、多くの場合、低温の水道水から直接高温にする大温度差加熱においては高効率である反面、５０℃〜６０℃の給湯需要温度帯から高温にする小温度差加熱の循環加熱には低いＣＯＰ特性を有する。
すなわち、水道水よりかなり高い温度の５０℃〜６０℃からのエコキュート(登録商標)での高温水への加熱は、高負荷になり効率が悪く、現在、エコキュート(登録商標)採用の循環加熱のシステムでは、５５℃以上の高温循環使用時の加熱は極めて低いＣＯＰになる欠点がある。
そのため、従来の循環加熱には、図４に示すヒータ１０５ｂ、図５に示すヒータ２０５ｂのように、簡便な電気ヒータが広く使用されている。しかし、これらのヒータ１０５ｂ、２０５ｂは、消費電力が多く問題となっている。
【００１０】
本発明は上記実状に鑑み、給湯使用始めに際して、適温での瞬間出湯を実現するために、エコキュート(登録商標)の高い経済性で製造した９０℃の高温水を蓄熱源として貯湯し、この蓄熱を循環保温に利用した高品質かつ設置作業の手間のかからない簡便なユニット型循環保温装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、エコキュート(登録商標)採用に際して、省スペース、簡単据付、省ランニングコスト、手間のかからない良質のエコキュート(登録商標)を広く、短工期で提供できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成すべく、本発明に関わる保温給湯装置は、ＣＯ２冷媒を用いた冷凍サイクルのヒートポンプ給湯機を用いて温水を作り、給湯する保温給湯装置であって、水または低温水をヒートポンプ給湯機で加熱した温水を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクから供給される温水を用いた給湯配管を介しての給湯の停止時に給湯配管内に残留する残留温水を循環させる循環ポンプと、貯湯タンクから温水が供給され該温水で満たされるとともに、残留温水が通流され該供給される温水との熱交換により残留温水を加熱する温水加熱コイルおよび貯湯タンクから供給される温水が冷却した場合に該冷却した温水を加熱する補助ヒータを内蔵する蓄熱密閉タンクとを備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡単に据付けられ短工期であり、簡素な構成で省スペース、省ランニングコストであるとともに瞬間出湯可能なエコキュート(登録商標)を採用した保温給湯装置を実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
＜＜循環保温給湯システムＳの全体構成＞＞
図１は、本発明の一実施形態に係るエコキュート(登録商標)熱源機と給湯利用先の混合栓１３ａ、１３ｂに接続される二重管構造の給湯送り主管１１とを備える循環保温給湯システムＳの概念的構成図である。
【００１４】
本発明に係る実施形態の循環保温給湯システムＳは、水道管９から供給される水道水または低温水を加熱し高温水にするヒートポンプ式冷凍機１と、該ヒートポンプ式冷凍機１で加熱された高温水を貯湯する貯湯タンク２と、該貯湯タンク２から高温水が供給され適温での瞬間出湯を可能とする置換蓄熱タンク５と、該置換蓄熱タンク５からの９０℃前後の高温水と水道管９を通して供給される水道水とを混合し５０〜６０℃前後の適温の温水に調整し出湯する混合自動弁８と、該混合自動弁８から適温の温水が供給され混合栓１３ａ、１３ｂからの給湯を行なうとともに内部に循環保温用の循環内管１１ａが挿入される二重管構造の給湯配管である給湯送り主管１１と、置換蓄熱タンク５内に配設され、給湯停止時に給湯送り主管１１内に残留する温水が冷却しないように熱交換により加熱する温水加熱コイル５ａと、給湯停止時に給湯送り主管１１内に残留する温水を温水加熱コイル５ａを通流させて循環させる循環ポンプ６と、利用者が操作する風呂リモコン、台所リモコン等の操作部６０と、該操作部６０からの操作指令等に従って循環保温給湯システムＳ全体を統括的に制御するコントローラ６１とを備え構成されている。
以下、図１における温水の流れに沿って循環保温給湯システムＳの各部を詳細に説明する。
【００１５】
＜エコキュート(登録商標)のヒートポンプ式冷凍機１＞
ヒートポンプ式冷凍機１は、水道管９からの水道水を外気、すなわち空気の熱で温水にする加熱源の所謂、エコキュート(登録商標)である。
このエコキュート(登録商標)のヒートポンプ式冷凍機１は、ＣＯ２冷媒の膨張、圧縮を繰り返し、外界の空気から吸熱し低温の水道水を加熱する図示しない冷凍サイクルのヒートポンプと、配管９ｄを流れる貯湯タンク２からの水道水または低温水をヒートポンプ式冷凍機１に向けて送るとともにヒートポンプ式冷凍機１で加熱された高温水を給湯管３ａを通して循環させる図示しない循環ポンプとを備えている。
【００１６】
ヒートポンプは、ＣＯ２冷媒を圧縮する圧縮機(図示せず)と、圧縮され高温になったＣＯ２冷媒と貯湯タンク２から供給される水道水または低温水との間で熱交換させ加熱する温水加熱器(凝縮器)(図示せず)と、ＣＯ２冷媒を膨張させ減圧する膨張弁(図示せず)と、減圧され温度低下したＣＯ２冷媒に外気の熱を吸熱する蒸発器(図示せず)と、蒸発器用の送風機(図示せず)とを有している。
【００１７】
＜貯湯タンク２＞
貯湯タンク２は、エコキュート(登録商標)のヒートポンプ式冷凍機１で加熱した温水を貯留するタンクであり、配管９ｃが接続され水道水が供給される水道受け入れ口９ａとエコキュート(登録商標)のヒートポンプ式冷凍機１に配管９ｄを通して水道水または低温水を供給する給水口９ｂとが形成されている。
貯湯タンク２とエコキュート(登録商標)のヒートポンプ式冷凍機１とは給湯管３ａを介して連結されており、貯湯タンク２には、温水消費側のシャワー１４が接続される混合栓１３ａ、浴槽１８への湯張りを行なう混合栓１３ｂ等に温水を送り出すための給湯管３ｂが接続されている。
【００１８】
ここで、図１に示す接続口Ｇを境界として、(イ)側(図１に示す接続口Ｇの左側)はエコキュート(登録商標)ユニット範囲を示しており、(ロ)側(図１に示す接続口Ｇの右側)は給湯設備施工範囲を示している。
なお、エコキュート(登録商標)ユニット範囲とは、エコキュート(登録商標)のヒートポンプ式冷凍機１、貯湯タンク２、およびこれら廻りの配管をいう。
【００１９】
＜置換蓄熱タンク５＞
置換蓄熱タンク５には、図２に示す電気温水器Ｄを適用していることから、まず、電気温水器Ｄの構成について説明する。
＜電気温水器Ｄ＞
図２は、実施形態の循環保温給湯システムＳの置換蓄熱タンク５に適用した電気温水器Ｄの一例であり、循環加温用熱交換コイル５ａ´内蔵タイプの電気温水器Ｄの概念的構成図である。
図２に示す電気温水器Ｄは、既に標準化量産されているものであり、熱効率の最適設計がなされており、希望する容量、機種など容易に入手できる。
【００２０】
電気温水器Ｄは、水道管３ｂ´からタンク５´下部に給水してヒータ５ｃ´により加熱して温水とし、タンク５´内の温水の温度を温度センサ２０ａ´で検知して、この温度センサ２０ａ´の温度検出信号を図示しないコントローラに入力し、コントローラの制御信号に従って温度調節器２０´によってヒータ５ｃ´に流す電流を制御し、タンク５´内の温水の温度を設定温度に制御している。タンク５´内の温水は、給湯管３ｃ´を通って、温水消費側の図示しない混合水栓等に供給される。
電気温水器Ｄは、この貯湯を行なう構造に加え、浴槽内のお湯の保温や小規模床暖房等の循環保温を行なう温水の加熱のために、循環温度制御装置Ｅを装備している。この循環温度制御装置Ｅから温水循環給湯配管４´に供給される温水は、所望の設定温度へ制御可能である。
【００２１】
循環温度制御装置Ｅは、浴槽内のお湯や小規模床暖房の温水等が巡る給湯環り管１２´と、該給湯環り管１２´を流れる温水の温度を検知する環り温度センサ１９ａ´と、循環温度制御装置Ｅで加熱され設定温度の温水が出湯される循環給湯配管４´と、該循環給湯配管４´を流れる温水の温度を検知する送り温度センサ１９ｂ´と、給湯環り管１２´を通って環る冷却された温水または水を所定温度の温水にして循環給湯配管４´に出湯する加熱制御弁７´と、環り温度センサ１９ａ´で検知した給湯環り管１２´内の環り温水の温度情報と送り温度センサ１９ｂ´で検知した循環給湯配管４´内の温水の温度情報とから循環給湯配管４´を流れる温水の温度が所定の設定温度になるように加熱制御弁７´を制御する温度調節器１９´とを有し構成されている。
【００２２】
ここで、加熱制御弁７´は、給湯環り管１２´を通って巡る冷えた温水または水を、タンク５´内の循環加温用熱交換コイル５ａ´を通すことによりタンク５´内の高温水と熱交換を行ない加熱し高温にした温水と、給湯環り管１２´を通って巡る冷えた温水または水とを混合して、温度調節器１９´で設定された所定温度の温水にして循環給湯配管４´に出湯している。
図１に示す本循環保温給湯システムＳの置換蓄熱タンク５は、この電気温水器Ｄの構成を転用したものであり、容量全体が温水で満たされる密閉構造の蓄熱密閉タンクである。
【００２３】
この場合、図２に示す電気温水器Ｄの水道管３ｂ´は、転用後の図１においてエコキュート(登録商標)のヒートポンプ式冷凍機１の高温湯を置換蓄熱タンク５に供給するための給湯管３ｂに該当する。
また、実施形態の循環保温給湯システムＳでの循環保温の熱源は、通常、蓄熱貯湯タンク５のみであり、毎日給湯を使用する場合においては、図１に示す補助ヒータ５ｃは必ずしも必要ではない。
【００２４】
しかし、給湯が隔日または連休など２４時間以上ヒートポンプが休止する場合に、給湯配管の給湯送り主管１１内に残留する温水の保温要求があるときに限り、非常用として補助ヒータ５ｃの使用によって置換蓄熱タンク５内の温水のバックアップ保温を行なうことを可能にしている。
続いて、図２に示す電気温水器Ｄの循環給湯配管４´に供給する温水の温度制御について説明する。
図１に示したヒートポンプ給湯では詳細な図示を省略しているが、図２に示す電気温水器Ｄに装備している循環温度制御装置Ｅを、小規模の循環保温給湯システムＳの給湯のケースには、そのまま図１の用途に転用することが可能である。
【００２５】
実施形態の循環保温給湯システムＳによる給湯規模の多くは給湯量に比例して、給湯停止時の給湯送り主管１１に残留する温水の循環量が増加する。
そのため、図２に示す環り温水の温度変化に応じて流量調整可能な循環温度制御装置Ｅは取り外し、図１に示すように、必要な給湯規模専用に循環ポンプ６を設置して、環り温水、すなわち給湯第１環り管１２ａを流れる温水の温度変化に応じて循環ポンプ６によって給湯第１環り管１２ａ内の流量を調整可能なように構成している。
勿論、循環温度制御装置Ｅを外した循環保温給湯システムＳを標準品とし、この標準品以外に、図２と同様な目的での温水温度制御装置Ｅを取り付け適用することも可能である。
【００２６】
図２に示す循環温度制御装置Ｅを図１に示す循環保温給湯システムＳに適用した場合、図２の括弧内に符号を示すように、図２に示す給湯環り管１２´が図１に示す給湯第２環り管１２ｂに相当し、図２に示す循環給湯配管４´が図１に示す循環給湯配管４に相当することになる。
この循環温度制御装置Ｅを適用した循環保温給湯システムＳは、循環温度制御装置Ｅを適用しない図１に示す循環保温給湯システムＳに比較し、よりきめ細かな給湯制御を行なうことが可能となる。
【００２７】
上記の如く構成された図１に示す循環保温給湯システムＳの置換蓄熱タンク５には、エコキュート(登録商標)のヒートポンプ式冷凍機１で加熱され貯湯タンク２に貯留される高温水が、給湯管３ｂを通して供給される。
この置換蓄熱タンク５は、混合栓１３ａ、１３ｂから給湯が行なわれ内部に貯留される高温水が消費される度にヒートポンプ式冷凍機１からの高温水が、給湯管３ｂを介して供給され高温の熱置換が繰り返される。
また、置換蓄熱タンク５には、給湯送り主管１１内の温水を循環させ、置換蓄熱タンク５の高温水の熱により保温することを目的として、給湯送り主管１１内の温水を循環させ置換蓄熱タンク５内の高温水と熱交換して加熱するための温水加熱コイル５ａを内蔵している。
【００２８】
また、置換蓄熱タンク５には、給湯が隔日もしくは連休など２４時間以上、ヒートポンプ式冷凍機１が休止する場合の保温要求に対応して、非常用として補助ヒータ５ｃが内部にその加熱表面積が大きくなるように突設されている。
そして、置換蓄熱タンク５の上部には、高温水を送り出す給湯管３ｃが接続され、給湯管３ｃは、混合栓１３ａ、１３ｂからの給湯を行なうための混合自動弁８の混合弁温水入口８ａに連結されている。
【００２９】
＜混合自動弁８＞
混合自動弁８は、置換蓄熱タンク５の高温水が供給される給湯管３ｃが接続される混合弁温水入口８ａと、水道水が供給される混合用水道管１０が接続される混合弁水道入口８ｂと、置換蓄熱タンク５からの高温水と混合用水道管１０からの水道水とが混合されて所定温度の温水が出湯される混合温水出口８ｃとを有している。
そして、図示しない温度センサで混合用水道管１０内の水道水の温度、給湯管３ｃ内の温水の温度等が検出され、その温度検出信号がコントローラ６１に入力され、コントローラ６１の制御信号により、混合自動弁８の開度が制御され、置換蓄熱タンク５から給湯管３ｃを介して供給される高温水と混合用水道管１０から供給される水道水との混合量が調整され、混合自動弁８の混合温水出口８ｃから設定された所定温度の温水が出湯されている。
＜給湯送り主管１１＞
【００３０】
図３(ａ)は、混合水栓１３ａからの給湯時の図１に示す給湯送り主管１１のＡ部拡大図であり、図３(ｂ)は、混合水栓１３ｂからの給湯時の図１に示す給湯送り主管１１のＢ部拡大図であり、図３(ｃ)は、混合水栓１３ａ、１３ｂからの給湯停止時に給湯送り主管１１内に残留する温水を循環保温する場合の図１に示す給湯送り主管１１のＢ部拡大図である。
混合自動弁８の混合温水出口８ｃより下流は、逆止弁１５ｂを介して、図１に示すように、二重管構造の給湯送り主管１１を経由して、図３(ａ)、図３(ｂ)に示すように、給湯分岐管１１ｃ1、１１ｃ2を介して、それぞれ混合水栓１３ａ、１３ｂに至る。そして、混合水栓１３ａで配管１０ａ1からの水道水と混合され適温とされシャワー１４から給湯ができ、また、混合水栓１３ｂで配管１０ａ2からの水道水と混合され適温とされ浴槽１８に給湯できるように構成されている。
【００３１】
給湯送り主管１１は、混合水栓１３ａ、１３ｂからの給湯が休止状態の際にその内部に残留する温水(以下、残留温水と称す)を保温することを目的として、二重管の給湯配管循環保温構造としている。
すなわち、給湯送り主管１１は、混合水栓１３ａ、１３ｂからの給湯が休止状態の場合に内部に残留温水を含む配管は放熱により冷えることから、給湯送り主管１１を、外管１１ｂと外管１１ｂの内部に挿入された循環内管１１ａとの二重構造(図２参照)として、放熱表面積を低減したものである。
【００３２】
図１、図３に示す給湯送り主管１１内の循環内管１１ａは、循環保温に必要な湯量を賄うために、エコキュート(登録商標)の規模にもよるが、例えば、１０ｍｍ〜２０ｍｍ管外径若しくは内径が選択可能である。この場合、循環内管１１ａは、巻回されたフレキシブルな耐熱性のポリエチレン管等の樹脂管を使用することができる。
給湯送り主管１１内の挿入管である循環内管１１ａには、保温熱源となる温水が、循環ポンプ６を用いて、給湯第１環り管１２ａ、給湯第２環り管１２ｂ、温水加熱コイル５ａ、および循環給湯配管４を経由して、循環内管１１ａの入り口の一方端１１ａ1から供給され、白抜き矢印α９のように、循環内管１１ａ内を流れる。
【００３３】
そして、図３(ｃ)に示すように、循環内管１１ａの他方端１１ａ2から循環内管１１ａと外管１１ｂ間の二重管隙間に白抜き矢印α６のように折り返し流れ、循環内管１１ａと外管１１ｂと間の二重管の隙間を図１の白抜き矢印α１０のように流れ外管１１ｂの還流口１１ｂ3から出湯し、給湯第１環り管１２ａ、循環ポンプ６、給湯第２環り管１２ｂを介して温水加熱コイル５ａに環る循環加熱型の給湯配管の保温構造を形成している。
なお、図１に示すように、給湯送り主管１１の外管１１ｂには、膨張タンク１６が設けられ、該管路が密閉構造のために温水の体積膨張変化で生じる異常圧力を膨張タンク１６により吸収し、給湯設備が異常高圧になることを保護している。
【００３４】
＜操作部６０＞
図１に示す操作部６０は、利用者が、循環保温給湯システムＳでの浴槽１８内への湯張り、混合栓１３ａ、１３ｂからの給湯等を行なうために入力操作を行なう機器であり、浴室に配置される風呂リモコンやキッチンに配置される台所リモコン等である。
操作部６０は、浴槽１８に湯張りするための湯張りモード、混合栓１３ａ、１３ｂからの給湯を行なうための給湯モード等が選択可能であり、浴槽１８への湯張り時の温水の温度、混合栓１３ａ、１３ｂからの給湯時の温水の温度等を設定できる構成である。
この操作部６０は、コントローラ６１と有線または無線で電気的に接続されており、利用者による操作部６０への入力操作が、コントローラ６１に操作信号として入力されている。
【００３５】
＜コントローラ６１＞
コントローラ６１は、循環保温給湯システムＳを電子制御する制御装置であり、操作部６０からの操作信号、還り温度センサ１９ａ等の種々のセンサで検出した信号等に応じて制御を行なうマイコン(Ｍicrocomputer：マイクロコンピュータ)と、操作部６０、種々のセンサ等で検出された検出信号等をマイコンに適合した入力信号に変換する増幅回路、Ａ／Ｄ変換回路等の入力インターフェースと、マイコンからの制御信号の出力信号に応じて循環ポンプ６等のアクチュエータを駆動するための駆動回路等の出力インターフェースとを備え構成されている。
【００３６】
このコントローラ６１は、マイコンのＲＯＭ(Read Only Memory)に記憶されたプログラムに従って、循環保温給湯システムＳの循環ポンプ６、混合自動弁８等の各種アクチュエータおよびエコキュート(登録商標)のヒートポンプ式冷凍機１などを制御し、浴槽１８への湯張り、混合栓１３ａ、１３ｂからの給湯等の各種のモードの制御を行なうものである。
【００３７】
＜＜循環保温給湯システムＳの動作＞＞
次に、循環保温給湯システムＳの動作について説明する。
＜ヒートポンプ式冷凍機１による貯湯タンク２への貯湯＞
図１に示すように、水道管９から低温の水道水が、矢印α１のように、逆止弁１５ａ、水道減圧弁３１等を介して貯湯タンク２の下部に供給される。
【００３８】
そして、コントローラ６１の制御により、ヒートポンプ式冷凍機１の図示しない循環ポンプが稼動することで、貯湯タンク２内下部の水道水または低温水が、図１の矢印α２のように、配管９ｄを通ってヒートポンプ式冷凍機１内の配管(図示せず)に導かれ、冷凍サイクルの温水加熱器(図示せず)で外気から吸熱した熱との熱交換が行なわれ加熱された後、図１の矢印α３のように、給湯管３ａを通って貯湯タンク２に供給され、貯湯タンク２内に約９０℃前後の高温水が貯湯される。
そして、貯湯タンク２内の高温水が、図１の矢印α４のように、給湯管３ｂを通って、置換蓄熱タンク５内に供給される。
【００３９】
＜混合栓１３ａ、１３ｂからの給湯＞
こうして、予め、置換蓄熱タンク５内に８５℃程度の高温水の貯湯が完了した後、置換蓄熱タンク５内の高温水は、水道減圧弁３１により減圧された水道水圧によって、図１の矢印α５のように給湯管３ｃを介して混合自動弁８の混合弁温水入口８ａに導かれる。
この混合弁温水入口８ａの高温水と、水道水圧によって水道管９、混合用水道管１０を通って混合自動弁８の混合弁水道入口８ｂに導かれた水道水を、コントローラ６１の制御により、混合自動弁８の開度を調整することにより、混合制御して混合温水出口８ｃから適温（例６０℃）の温水を出湯する。
【００４０】
そして、この適温の温水を、逆止弁１５ｂを通過させた後、給湯送り主管１１の外管１１ｂの入り口１１ｂ1から、給湯送り主管１１の外管１１ｂと循環内管１１ａとの隙間に供給する。
そして、混合自動弁８から供給された適温の温水は、給湯送り主管１１の二重管構造の外管１１ｂと循環内管１１ａとの隙間を流れ、使用している給湯分岐管１１ｃ1、１１ｃ2からそれぞれ混合水栓１３ａ、１３ｂに達し、更に混合水栓１３ａ、１３ｂでそれぞれ、使用者により水道水と混合され所望の適温とされ出湯される。
【００４１】
＜循環保温給湯システムＳの循環保温機能＞
次に、循環保温給湯システムＳの循環保温機能について説明する。
一般に、混合水栓１３ａ、１３ｂからの給湯の休止が１０分程度の間欠使用の場合には、給湯の温度低下は許容の範囲に納まるが、次回の混合水栓１３ａ、１３ｂからの給湯まで３０分以上経過した場合、給湯用配管内に残留する温水は、該温水より低い温度の外気により冷却され、適温外に温度低下する。
この給湯用配管内に残留する温水の温度低下を抑制するために、循環保温機能を使用し、給湯用配管の給湯送り主管１１内に残留する温水を適温に維持している。
【００４２】
循環保温給湯システムＳでは、熱源である置換蓄熱タンク５内蔵の温水加熱コイル５ａを利用して、給湯用配管の給湯送り主管１１内に残留する残留温水を、下記のようにして、給湯のための適温に維持している。
まず、コントローラ６１におけるタイマにより給湯後の経過時間が測定され、給湯後、所定時間が経過したとコントローラ６１で判断された場合、コントローラ６１の制御により、循環ポンプ６が稼動される。
【００４３】
この循環ポンプ６の稼動により、給湯送り主管１１内に残留する残留温水は、図１に示す給湯送り主管１１の外管１１ｂの還流口１１ｂ3から出湯して、図１の白抜き矢印α７のように、給湯第１環り管１２ａを通って、循環ポンプ６を介して、給湯第２環り管１２ｂを通り、置換蓄熱タンク５内の温水加熱コイル５ａに通流される。置換蓄熱タンク５内の温水加熱コイル５ａに送られた残留温水は、置換蓄熱タンク５内の高温水と熱交換され加熱された後、図１の白抜き矢印α８のように、循環給湯配管４を通って、逆止弁を介して、給湯送り主管１１の循環内管１１ａの一方端１１ａ1から該循環内管１１ａに送られる。
【００４４】
循環内管１１ａに送られ加熱された残留温水は、循環内管１１ａ内を一方端１１ａ1から図１の白抜き矢印α９のように、他方端１１ａ2まで流れ、循環保温時の図１のＢ部拡大図の図３(ｃ)に示すように、循環内管１１ａの他方端１１ａ2から、図３(ｃ)の白抜き矢印α６のように流出し、その後、給湯送り主管１１の外管１１ｂの末端部１１ｂ2から、図１の白抜き矢印α10のように、外管１１ｂと循環内管１１ａとの隙間を外管１１ｂの入り口１１ｂ1側に向けて流され、再び、還流口１１ｂ3から、給湯第１環り管１２ａ内に還流される。この循環流れが、コントローラ６１の制御によって、循環ポンプ６の稼動により、継続される。
この循環流れのモードにおいては、還り温度センサ１９ａにより、給湯第１環り管１２ａ内の温水の温度が検出され、その温度検出信号が、温度調節器１９を介して、コントローラ６１に入力され、コントローラ６１から給湯第１環り管１２ａ内の温水の温度が設定温度、例えば６０℃になるように、制御信号が温度調節器１９に出力される。
【００４５】
この制御信号が入力された温度調節器１９は、ポンプ用インバータ６ａを用いて循環ポンプ６の回転角速度を制御して、給湯第１環り管１２ａ、給湯第２環り管１２ｂ内を流れる残留温水の流量を制御することにより、還り温度センサ１９ａで検出される給湯第１環り管１２ａ内の温水の温度が、設定温度、例えば６０℃になるように制御する。
このように、循環保温給湯システムＳの循環保温機能においては、熱源である置換蓄熱タンク５内蔵の温水加熱コイル５ａを利用するために、温水加熱コイル５ａ内を通流し加熱された残留温水を、循環給湯配管４を経由して二重管構造の給湯送り主管１１の循環内管１１ａの一方端１１ａ1から循環内管１１ａに流し、二重管構造の給湯送り主管１１の外管１１ｂと循環内管１１ａとの隙間に温水の流れを反転して給湯送り主管１１に熱を付与した後、循環ポンプ６の動力により、給湯第１環り管１２ａ、給湯第２環り管１２ｂを経由して、温水加熱コイル５ａに再循環させて、給湯管である給湯送り主管１１の保温効果を発揮している。
【００４６】
この構成の特筆すべき効果は、給湯送り主管１１が、外管１１ｂと循環内管１１ａとの二重管構造を採用しているため、外気露出部の管長が短いことから、給湯送り主管１１の外周面の放熱面積が縮小され放熱が極めて少ない。そのため、給湯環り管を兼ねた給湯送り主管１１からの温度低下が少ないという特長を有し、熱源である置換蓄熱タンク５の有効保有熱を長く利用可能としたものである。
【００４７】
＜＜作用効果＞＞
＜循環保温機能による保温の維持可能な時間＞
次に、循環保温給湯システムＳの特長である省エネルギ循環保温の維持可能な時間について事例を用いて説明する。
給湯の熱源である置換蓄熱タンク５の貯湯量を５６０Ｌ(リットル)とした場合、利用可能な温度範囲が８５℃から７５℃までの温度差１０℃とすると、利用可能な熱量は、
５６０Ｌ×１０℃÷０．８６＝６，５１１Ｗ（５６００Ｋｃａｌ）
である。
【００４８】
この置換蓄熱タンク５の利用可能な蓄熱量、すなわち６，５１１Ｗに対して、二重管構造の給湯配管である給湯送り主管１１からの放熱条件を、外気温１０℃、湯温６０℃、両者の温度差５０℃、給湯配管サイズ２５Ａ(外管１１ｂの口径)、管１ｍ当り１時間の放熱量１５Ｗとした場合、露出配管長３０ｍの循環保温を６０℃に維持可能な時間は、置換蓄熱タンク５の蓄熱量(約６，５００Ｗ)を二重管構造の露出配管長３０ｍの放熱で消費するとし、置換蓄熱タンク５の蓄熱量(約６，５００Ｗ)を二重管構造の露出配管長３０ｍの１時間当りの放熱量で除算することにより、単純計算で、
６，５００Ｗ÷（１５Ｗ／ｍ×３０ｍ）≒１４時間
維持可能と考えられる。
【００４９】
この場合、例えば、エコキュート(登録商標)の夜間沸上げを８時に停止すると、当日１２時間後の２０時に浴室を利用する時まで十分な保温維持が可能である。
この効果は、業務用給湯を利用する美容院、レストラン、福祉施設、レジャー銭湯、病院など、昼間営業の瞬間出湯要求(瞬間的に所望温度の温水の出湯を要求されること)のほか社宅、寮、ホテルなど夜間給湯需要における瞬間出湯ニーズの対応も可能になり、省エネルギ効果に加え、実用性と簡便な製造および施工、これに伴うコストダウンによる廉価を実現した構成である。
【００５０】
これに対して、実施形態の循環保温給湯システムＳと異なる従来技術の往復露出の循環配管は、循環配管の放熱面積が２倍になることから単純に２倍の放熱を伴うため、保温維持できる循環保温時間は約７時間に半減するため、夕刻まで維持できないこととなり、保温性能の欠点は明らかである。
以上述べた本実施形態の効果は、従来技術で製造した安価な図２に示す電気温水器Ｄのタンク５´を置換蓄熱タンク５(図１参照)(第一の発明)に転用したものであり、該置換蓄熱タンク５は、給湯に対する温水の保温(約５０℃から６０℃前後)に対して熱効率が高いものであり、低ランニングコスト、すなわち省エネルギ運転を可能としている。
また、給湯配管の放熱を最小にできる二重管構造の給湯配管(第二の発明)を循環に採用した相乗効果により、高い省エネルギ性を創出したエコキュート(登録商標)を簡便に提供できるようにしたことである。
【００５１】
従って、浴槽、シャワー等を利用する場合に間欠使用に関らず、省エネルギかつ適温で瞬間出湯できる給湯システムを、製造および施工が簡便になるように実現するとともに、低価格、低ランニングコストを図れるエコキュート(登録商標)採用の高効率循環保温性能を有する循環保温給湯システムＳを実現できる
【００５２】
なお、本実施形態では、給湯時には、二重管構造の給湯送り主管１１の外管１１ｂと循環内管１１ａとの隙間に温水を流して混合栓１３ａ、１３ｂから給湯する一方、給湯停止時の給湯送り主管１１内の残留温水の保温時には、二重管構造の給湯送り主管１１の循環内管１１ａから外管１１ｂと循環内管１１ａとの隙間に残留温水を流し循環させる構成を例示して説明したが、混合自動弁８の混合温水出口８ｃの下流から分岐して循環内管１１ａの一方端１１ａ1に連結されるとともに該方向のみの流れを許容する逆止弁を配置した分岐管を設け、混合栓１３ａ、１３ｂからの給湯時に、混合自動弁８から該分岐管を介して給湯送り主管１１の循環内管１１ａ内へ温水を供給する構成としてもよい。
ここで、給湯停止時の残留温水の加熱のための残留温水の循環時には、分岐管の逆止弁により、循環内管１１ａから混合自動弁８に向けて残留温水が流れることはない。
【００５３】
或いは、本実施形態とは異なり、給湯停止時の循環保温時に、温水加熱コイル５ａで加熱した残留温水を外管１１ｂと循環内管１１ａとの隙間に送った後に循環内管１１ａを通って還流させる構成としてもよく、二重管構造の給湯送り主管１１を用いて、混合栓１３ａ、１３ｂからの給湯および給湯停止時の残留温水の温水加熱コイル５ａを通流させる加熱ための循環流れが行えれば、給湯時に温水を流す方法および給湯停止時の残留温水を循環流れさせる方法は適宜選択可能であり、限定されない。
【００５４】
また、本実施形態では、貯湯タンク２と、補助ヒータ５ｃおよび温水加熱コイル５ａを内蔵した置換蓄熱タンク５とを別体で構成した場合を例示して説明したが、貯湯タンク２と置換蓄熱タンク５とを一体に構成することも可能である。
貯湯タンク２と置換蓄熱タンク５とを一体に構成することにより、タンクが一つで済むとともに、両タンクを連結する配管が不要になるので、よりシンプルな構成が可能であり、部品原価が削減されるとともに現場施工が簡略化され、更なる低コスト化が可能である。
【００５５】
＜＜まとめ＞＞
本発明の循環保温装置に係る第一の発明は、ＣＯ２冷媒を用いた冷凍サイクルのヒートポンプ給湯機（以下エコキュート(登録商標)と称す）を利用したシャワーや、浴槽給湯において給湯休止後の適温（約４２℃）で瞬間出湯を行なうために放熱を伴う給湯配管保温に対応できる高い熱効率（ＣＯＰ）の加熱装置の蓄熱密閉タンク(置換蓄熱タンク５)を備えた循環保温システムであり、装置構成として、エコキュート(登録商標)のほか、温水加熱コイル(５ａ)および補助ヒータ(５ｃ)を内蔵装備した熱源用の蓄熱密閉タンクと、循環ポンプ(６)とを用いて構成している。
【００５６】
第一の発明は、密閉構造の蓄熱密閉タンク(置換蓄熱タンク５)を有し、該蓄熱密閉タンクは、エコキュート(登録商標)のヒートポンプ式冷凍機１から送られる高温水を出湯する機能並びに高温水を給湯で消費しては供給される置換貯湯の機能を有し、給湯停止時に迅速に循環環り湯を加熱できる温水加熱コイル(５ａ)を蓄熱密閉タンクに内蔵する構成である。
この熱源に用いる蓄熱密閉タンク(置換蓄熱タンク５)は、給湯使用の度にエコキュート(登録商標)からの高温水に置換される効果に着目し、この貯湯熱を温水加熱コイル(５ａ)で取り出して循環加熱に利用できるように構成したものであり、給湯のための温水の温度(約５０℃から６０℃前後)の保温に熱効率が高いものである。
【００５７】
そして、給湯停止時に給湯配管(給湯送り主管１１)に残留する残留温水の循環保温に必要な流量と圧力を付与するポンプ(循環ポンプ６)を内蔵している
この場合、温水加熱コイル(５ａ)に流す環り湯量を循環保温に必要かつ経済的湯量になるよう調節できる機能(還り温度センサ１９ａ、温度調節器１９、ポンプ用インバータ６ａ、コントローラ６１等)を設けている。
また、給湯先(混合水栓１３ａ、１３ｂ)から求められる適温での給湯を可能にするために、蓄熱密閉タンク(置換蓄熱タンク５)に貯湯される高温水と水道水とを適温に混合して調整する混合自動弁８を設けるとよい。
【００５８】
なお、第一の発明の背景として、従来技術の給湯停止時の給湯配管内に残留する残留温水の加熱は、簡便な電気ヒータを多用しているが該電気ヒータのエネルギ消費効率（以下、ＣＯＰと称す）は１以下のため、ＣＯＰが３倍高いエコキュート(登録商標)自体による循環加熱への改善が望ましいが、高温域の循環加熱時のＣＯＰ特性が低く保温に不適当なため、従来の用途はＣＯＰが高い水道水から沸き上げる一過加熱に重点的に使用している。
かかる状況において、従来の一部のエコキュート(登録商標)製品において温度帯５５℃〜６０℃の循環加熱可能な製品もあるが不本意なＣＯＰ性能で終わっているのに対して、本発明は、エコキュート(登録商標)の高いＣＯＰを維持しながら循環加熱に利用できるようにした技術である。
【００５９】
従来の循環保温配管は、給湯送り主管の端末に細径の還り管を接続し、給湯停止時に給湯送り主管に残留する残留温水の加熱装置に還る往復配管は常に大気に露出しており放熱表面積が大きい。
この放熱量削減のために、給湯送り主管、往復配管等の全てに、断熱材のグラスウール等を巻き保温する保温被覆施工を必要としている。
このように、従来、給湯使用しない時間帯の給湯配管は、保温のための被覆をしているが外気の影響を受けて放熱し、残留温水が冷めてくるという課題があった。この課題を解決するため、従来技術は、給湯配管をループ状にしてポンプとヒータ併用により循環保温している。この場合の循環配管は、往復露出配管であるため放熱面積が大きく、放熱量も配管長さにほぼ比例して増大する欠点があった。
【００６０】
そこで、本発明は、給湯配管の放熱量の最小化のために、給湯配管の外気露出部をシンプルかつ最小化することが基本的に必要であることに着目し、送り給湯管と環り配管を外観上１本の二重管構造の給湯送り主管とし、放熱を伴う露出管長を半減、すなわち放熱面積を半減するようにしている。
本発明の循環保温装置の第二の構成は、給湯管からの放熱量を最小限にする目的を達成するために、蓄熱密閉タンク(置換蓄熱タンク５)に接続される給湯配管(給湯送り主管１１)の温水供給口(入り口１１ｂ1)から給湯使用末端に至る給湯送り主管の構造を二重管式にして、二重管内循環保温構造を形成することにより、外観上給湯配管(給湯送り主管１１)を一本にして放熱を伴う露出配管長を半減し、放熱面積を減少させている。
【００６１】
すなわち、給湯送り主管内に細管の循環内管を給湯送り主管の先端部近傍まで挿入し、この細管の循環内管に熱源の蓄熱密閉タンク(置換蓄熱タンク５)からの温水を供給し、該給湯送り主管内先端からＵターン循環させる二重管構造を採用することにより管露出部、すなわち放熱面積の最小化を図り、この蓄熱源の有効利用時間を大幅に延長できる波及効果を創出している。
また、循環保温に伴う加熱エネルギ消費量を半減し、給湯の総合的な省エネルギを図っている。
これにより、給湯停止時に給湯管に残留する残留温水の循環熱損失の削減と、配管保温施工費用の削減がもたらされ、給湯装置の提供者および利用者双方に有効な総合的コスト低減を可能としている。
【００６２】
本発明の循環保温装置に係る第二の発明は、より具体的には次の通りである。
給湯停止時に給湯配管内に残留する残留温水に対する循環保温を必要とする主な用途は、浴槽、シャワーなど人体に直接接触する給湯であるため、火傷しない範囲の５０℃を超えない循環保温温度もしくは６０℃の給湯では水道水との手元自動混合水栓を採用した給湯設備が一般的に採用されている。
したがって、エコキュート(登録商標)の出湯温度９０℃は、貯湯熱量の高密度化が目的であるため、この温度の循環保温のケースは極めて稀である。
【００６３】
ここで提供しようとする給湯は、概ね、適温が５０℃〜６０℃範囲のものであり、この適温の給湯に必要な循環保温について、その働きについて更に説明する。
二重管構造の給湯配管の挿入内管(循環内管１１ａ)の細管のサイズは、循環保温に必要な湯量を賄うために、エコキュート(登録商標)の規模にもよるが、１０ｍｍ〜２０ｍｍ管外径若しくは内径で済む。
この場合、二重管構造の外管は、給湯熱源より流れる湯量により適当な口径を選定するが、二重管における流路面積は、外管と挿入内管(循環内管１１ａ)の隙間が有効な流路である。
【００６４】
＜作用＞
次に、二重管構造給湯配管において循環保温を形成する挿入細管の循環内管１１ａの作用について説明する。
二重管入口部の挿入細管の循環内管１１ａに流入する熱源の蓄熱密閉タンク(置換蓄熱タンク５)で加温された温水の温度は、おおよそ６０℃である。この温水が二重管の挿入細管の循環内管１１ａの先端部(他方端１１ａ2)で二重管の内外管隙間内に放出され内外管隙間を逆流して、挿入細管(循環内管１１ａ)内の温水に対する保温および外気への放熱による温度降下を伴いながら熱源の蓄熱密閉タンク(置換蓄熱タンク５)に至る。
【００６５】
この場合、二重管構造の給湯配管の内外管隙間を流れる温水は、挿入細管の循環内管１１ａとの対向流伝熱作用により加温回復される結果、循環する二重管の起点・終点間の給湯温度偏差を極めて小さくできる特筆すべき性能の保温効果を生み出す。
これにより、二重給湯配管に供給する熱源の蓄熱密閉タンク(置換蓄熱タンク５)からの温水の高精度制御は必ずしも必要ではなくなり、本発明では、密閉保温タンクの蓄熱密閉タンク内に設けた温水加熱コイル(５ａ)に流入する還り温度が設定温度より低下すれば流量を増加させ、設定温度より上昇すれば流量を減少するように、還り温度調節器によりポンプを連動調節することによって加熱量の調整が可能になり、循環配管の温水温度の安定化が行なえる。
【００６６】
そのため、従来制御技術において熱交換コイル流量制御に用いた電動三方弁(図２に示す加熱制御弁７´)を必ずしも必要としなくなるため、給湯における循環保温システムのシンプル化に寄与できる。なお、電動三方弁(図２に示す加熱制御弁７´)は、上記の如く無くしてもよいし、用いてもよい。
更には、二重給湯配管内の挿入細管の循環内管１１ａは、耐圧強度を必要とせず、曲げ易く耐熱性のある樹脂管であれば機能するため、現地配管施工がし易くなりコストの合理的削減にも寄与できる効果を奏する。
例えば、二重給湯配管を形成する外管内に、曲げ易く耐熱性のある樹脂管の循環内管１１ａを挿入することにより、二重給湯配管の施工が容易に行なえる。
【００６７】
＜効果＞
本発明は、上記作用により、給湯設備における循環保温の放熱損失を最小化できるために蓄熱密閉タンク(置換蓄熱タンク５)の熱を利用する際、循環保温における維持時間を大幅に延長できることになり、高いＣＯＰ性能のエコキュート(登録商標)で加熱して、９０℃の温水を貯湯した蓄熱を有効に利用できる効果がある。また、循環保温装置の簡素化により、循環保温装置のユニット化が実現できることにより、現地での省工事化と工期短縮との両立が可能になり、経済的なヒートポンプ給湯機の普及促進に大きく寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態に係るエコキュート(登録商標)熱源機と給湯利用先の混合栓に接続される二重管構造の給湯送り主管とを備える循環保温給湯システムを示す概念的構成図である。
【図２】実施形態の循環保温給湯システムの置換蓄熱タンクに適用した循環加温用熱交換コイル内蔵タイプの電気温水器を示す概念的構成図である。
【図３】(ａ)は、実施形態の混合水栓等から給湯時の図１に示す給湯送り主管のＡ部拡大図であり、(ｂ)は、混合水栓等から給湯時の図１に示す給湯送り主管のＢ部拡大図であり、(ｃ)は、混合水栓等からの給湯停止時の残留する温水を循環保温する場合の図１に示す給湯送り主管のＢ部拡大図である。
【図４】従来のエコキュート(登録商標)と開放タンク循環保温とを採用した給湯システムの一例を示す図である。
【図５】従来のエコキュート(登録商標)と密閉循環保温を採用した給湯システムの他の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ ヒートポンプ式冷凍機(ヒートポンプ給湯機)
２ 貯湯タンク
５ 置換蓄熱タンク(蓄熱密閉タンク)
５ａ 温水加熱コイル
５ｃ 補助ヒータ
６ 循環ポンプ
１１ 給湯送り主管(給湯配管)
１１ａ 循環内管(送り給湯配管)
１１ｂ 外管(環り配管)
Ｓ 循環保温給湯システム(保温給湯装置)
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ２冷媒を用いた冷凍サイクルのヒートポンプ給湯機を用いて温水を作り、給湯する保温給湯装置であって、
水または低温水を前記ヒートポンプ給湯機で加熱した温水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクから供給される温水を用いた給湯配管を介しての給湯の停止時に前記給湯配管内に残留する残留温水を循環させる循環ポンプと、
前記貯湯タンクから温水が供給され該温水で満たされるとともに、前記残留温水が通流され該供給される温水との熱交換により前記残留温水を加熱する温水加熱コイルおよび前記貯湯タンクから供給される温水が冷却した場合に該冷却した温水を加熱する補助ヒータを内蔵する蓄熱密閉タンクとを
備えることを特徴とする保温給湯装置。
【請求項２】
前記給湯配管は、外観上１本の二重管構造である
ことを特徴とする請求項１に記載の保温給湯装置。
【請求項３】
前記給湯配管は、給湯停止時に前記残留温水を保温するに際し、前記温水加熱コイルを通流した前記残留温水が供給される送り給湯配管と、該送り給湯配管との隙間を通って前記残留温水を前記温水加熱コイルに向けて環流させる環り配管とを有する二重管構造である
ことを特徴とする請求項２に記載の保温給湯装置。
【請求項４】
給湯時に、前記環り配管と前記送り給湯配管との間に前記蓄熱密閉タンクから温水を供給し給湯を行なう
ことを特徴とする請求項３に記載の保温給湯装置。
【請求項５】
前記給湯時に、さらに前記送り給湯配管に前記蓄熱密閉タンクから温水を供給する
ことを特徴とする請求項４に記載の保温給湯装置。
【請求項６】
前記貯湯タンクと前記蓄熱密閉タンクとを一つのタンクで構成した
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちの何れか一項に記載の保温給湯装置。
【請求項１】
ＣＯ２冷媒を用いた冷凍サイクルのヒートポンプ給湯機を用いて温水を作り、給湯する保温給湯装置であって、
水または低温水を前記ヒートポンプ給湯機で加熱した温水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクから供給される温水を用いた給湯配管を介しての給湯の停止時に前記給湯配管内に残留する残留温水を循環させる循環ポンプと、
前記貯湯タンクから温水が供給され該温水で満たされるとともに、前記残留温水が通流され該供給される温水との熱交換により前記残留温水を加熱する温水加熱コイルおよび前記貯湯タンクから供給される温水が冷却した場合に該冷却した温水を加熱する補助ヒータを内蔵する蓄熱密閉タンクとを
備えることを特徴とする保温給湯装置。
【請求項２】
前記給湯配管は、外観上１本の二重管構造である
ことを特徴とする請求項１に記載の保温給湯装置。
【請求項３】
前記給湯配管は、給湯停止時に前記残留温水を保温するに際し、前記温水加熱コイルを通流した前記残留温水が供給される送り給湯配管と、該送り給湯配管との隙間を通って前記残留温水を前記温水加熱コイルに向けて環流させる環り配管とを有する二重管構造である
ことを特徴とする請求項２に記載の保温給湯装置。
【請求項４】
給湯時に、前記環り配管と前記送り給湯配管との間に前記蓄熱密閉タンクから温水を供給し給湯を行なう
ことを特徴とする請求項３に記載の保温給湯装置。
【請求項５】
前記給湯時に、さらに前記送り給湯配管に前記蓄熱密閉タンクから温水を供給する
ことを特徴とする請求項４に記載の保温給湯装置。
【請求項６】
前記貯湯タンクと前記蓄熱密閉タンクとを一つのタンクで構成した
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちの何れか一項に記載の保温給湯装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１４３８１（Ｐ２０１０−１４３８１Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７６８７８（Ｐ２００８−１７６８７８）
【出願日】平成２０年７月７日（２００８．７．７）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月７日（２００８．７．７）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
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