給湯装置
【課題】貯湯タンクの給排水作業を簡素化し、作業負担を低減することができる給湯装置を提供する。
【解決手段】給湯装置１００は、貯湯タンク２を有する。貯湯タンク２の上部には、貯湯タンク２内と外方空間とを連通する空気抜き用配管２１が設けられる。空気抜き用配管２１には、貯湯タンク２が満水になるまで開状態であり、貯湯タンク２が満水になると閉状態に切り替わる自動空気抜き弁１２が設けられる。制御装置は、排水スイッチ１０によって排水指令が入力されると、排水弁１３を閉状態から開状態に制御する。
【解決手段】給湯装置１００は、貯湯タンク２を有する。貯湯タンク２の上部には、貯湯タンク２内と外方空間とを連通する空気抜き用配管２１が設けられる。空気抜き用配管２１には、貯湯タンク２が満水になるまで開状態であり、貯湯タンク２が満水になると閉状態に切り替わる自動空気抜き弁１２が設けられる。制御装置は、排水スイッチ１０によって排水指令が入力されると、排水弁１３を閉状態から開状態に制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯タンク内の温水を用いて給湯使用側端末へ温水を供給する給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１の従来技術の給湯装置として、電力単価が安価な深夜電力を利用して夜間に湯を沸かし、貯湯タンクに沸かした湯を貯めるという貯湯式の給湯装置が知られている。貯湯タンク内の湯は、貯湯タンクの天面に設けた出口管から出湯され、シャワーや蛇口等の給湯使用側端末に通水される。
【０００３】
貯湯タンクに貯める湯の沸き上げ温度は、細菌等の繁殖防止の観点より一般的に６５℃以上に設定され、日々継続的に給湯装置が使用される状態であれば何ら問題は生じない。しかしながら長期にわたって給湯装置を使用しない場合はランニングコスト削減の目的で給湯装置の電源をＯＦＦにされることがあり、保温性能に配慮した貯湯タンクにおいても貯湯タンク内の湯温は暫時低下し細菌が繁殖しやすい温度環境となってしまうため、その場合は貯湯タンク内の湯を排水する必要があり、また給湯装置の再使用時には貯湯タンク内に給水しなければならない。
【０００４】
たとえば賃貸集合住宅に貯湯式の給湯装置を複数設置した場合、入居者が入れ替わる時を考えてみると、旧入居者が退去する際には給湯装置の電源をＯＦＦにし、手作業で貯湯タンク内の湯を排水する必要が生じる。また新入居者が入居する際には、貯湯タンク内に給水し給湯装置の電源をＯＮにする必要がある。
【０００５】
このような排水作業を容易にした第２の従来技術の給湯装置として、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１記載の給湯装置では、排水スイッチを操作すると、排水管に設けられる開閉弁が開状態となる。これによって排水作業を簡素化している。
【特許文献１】特開２００７−６４５８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第１の従来技術の給湯装置では、排水作業および給水作業を集合住宅オーナーまたはオーナーから委託された管理代行者の管理のもとに実施する必要があり、入退去が集中する時期においては非常に手間がかかるという問題がある。
【０００７】
さらに第１の従来技術の給湯装置では、貯湯タンク内の水を排水する場合、排水することによって貯湯タンク内に負圧が発生して、貯湯タンクが変形するおそれがある。
【０００８】
また第２の従来技術の給湯装置では、前述のような貯湯タンクの変形を防止するために、貯湯タンクに連結される給湯配管に逃がし弁が設けられる。逃がし弁の主たる機能は、貯湯タンク内に想定以上の圧力が発生した場合に、その圧力を貯湯タンク外に逃がすことで貯湯タンクの破損を防止するものである。また逃がし弁の従たる機能として、貯湯タンク内の湯を貯湯タンク下部から排水する際に貯湯タンク上部に設けられた逃がし弁を強制的に開放して、貯湯タンク内への空気の供給を促すことで湯の排水をスムーズに行うことが可能となる。このような逃がし弁の強制開放は、信頼性の面より手動で行われる。したがって第２の従来技術の給湯装置における排水作業においても、逃がし弁の強制開放という手順が必要である。
【０００９】
そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、貯湯タンクの給排水作業を簡素化し、作業負担を低減することができる給湯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。
【００１１】
請求項１に記載の発明では、水を加熱する加熱手段（３，３２）と、
加熱手段によって加熱された温水を貯える貯湯タンク（２）と、
貯湯タンク内の温水を給湯使用側端末に供給するときに用いられる給湯配管（４）と、
貯湯タンク内に給水するときに用いられる給水配管（１）と、
貯湯タンク内の水を排水するときに用いられる排水管（１８）と、
排水管に設けられ、開閉状態が制御される排水弁（１３）と、
貯湯タンクの上部に接続され、貯湯タンク内と外方空間とを連通する空気抜き用配管（２１）と、
空気抜き用配管に設けられ、貯湯タンクが満水になるまで開状態であり、貯湯タンクが満水になると閉状態に自動的に切り替わる空気抜き弁（１２）と、
排水指令を入力するための入力手段（１０）と、
排水指令が入力されると、排水弁を閉状態から開状態に制御する制御手段（７）と、を含むことを特徴とする給湯装置である。
【００１２】
請求項１に記載の発明に従えば、排水弁の開閉状態を制御手段によって制御可能であるので、作業者は排水作業を行う場合、入力手段を操作することによって排水弁を開状態にすることができる。したがって排水弁を開状態にする作業が容易である。
【００１３】
また空気抜き弁が空気抜き用配管に設けられるので、排水時、すなわち貯湯タンクが満水でない時には、空気抜き弁は開状態である。したがって作業者は空気抜き弁を何ら操作することなく、空気抜き用配管から貯湯タンク内への空気が供給される。これによって排水時に貯湯タンク内にて負圧が発生することなく、排水をスムーズに行うことができる。
【００１４】
また給水時に貯湯タンク内に所定の空気圧力が発生した場合、貯湯タンクは満水ではないので、空気抜き弁は開状態である。したがって給水時に貯湯タンク内の空気を空気抜き弁によっていわば自動的に抜くことができ、貯湯タンク内の空気圧力を一定に保つことができる。貯湯タンク内に給水して満水になると、空気抜き弁は自動的に開状態から閉状態となる。したがって給水時に空気抜き弁を何ら操作する必要がないので、給水作業が容易となる。このように空気抜き弁を設けることによって、給排水作業を簡素化することができ、作業負担を低減することができる。
【００１５】
また請求項２に記載の発明では、時間を計時する計時手段をさらに含み、
制御手段は、排水指令が与えられると、排水弁を閉状態から開状態に制御し、計時手段によって計時される排水弁が開状態である時間が、予め定める排水時間を経過すると、排水弁を開状態から閉状態に制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明に従えば、入力手段が操作されてから排水時間が経過すると排水弁がいわば自動的に閉状態となる。したがって貯湯タンク内の排水が完了し、排水が終了した後に、作業者が何ら排水弁を操作する必要がない。したがって排水作業をより簡素化することができる。また給水作業を行う場合に排水弁が確実に閉状態であるので、排水作業から給水作業までの期間が長期間であっても、給水作業時に排水管から不所望に水が排出されることなく、給水作業を円滑に行うことができる。
【００１７】
さらに請求項３に記載の発明では、貯湯タンク内と外方空間とを連通する逃がし配管（１６）と、
逃がし配管に設けられ、沸き上げ時の膨張水を外方空間に自動的に排出する逃がし弁（６）をさらに含むことを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載の発明に従えば、逃がし弁が設けられるので、貯湯タンク内の圧力が所定圧以上に上昇した場合には、貯湯タンク内の膨張水を自動的に外方空間に排出することができる。これによって貯湯タンクなどに損害を与えることを防止することができる。
【００１９】
さらに請求項４に記載の発明では、逃がし配管は、貯湯タンクの下部から膨張水を排出することを特徴とする。
【００２０】
請求項４に記載の発明に従えば、逃がし配管は、貯湯タンクの上部より低温な下部の膨張水を排出することができる。このような低温の膨張水を排出することによって、膨張水を排出することによる熱損失を低減することができる。
【００２１】
さらに請求項５に記載の発明では、加熱手段は、
熱交換部を流れる水を高温高圧の冷媒と熱交換させて加熱するヒートポンプユニット（３２）と、
貯湯タンク内の水が熱交換部を通って貯湯タンク内に戻るように貯湯タンクと熱交換部とを連絡する循環流路（３５）と、を含むことを特徴とする。
【００２２】
請求項５に記載の発明に従えば、加熱手段のうち比較的エネルギ消費が少ないヒートポンプユニットによって、貯湯タンク内に温水を供給することができる。これによって給湯装置の省エネ化を図ることができる。
【００２３】
なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００２５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図８を用いて説明する。図１は、第１実施形態の給湯装置１００の概略構成を示す模式図である。本実施形態の給湯装置１００は、貯湯式の給湯装置１００である。給湯装置１００は、主に一般家庭用として使用されるものであり、貯湯タンク２内に蓄えられた温水を給湯使用側端末（図示せず）に供給するものである。給湯使用側端末は、たとえばシャワー、カラン、風呂の浴槽および手洗い栓である。給湯装置１００は、温水を貯える貯湯タンク２と、貯湯タンク２内の水を加熱するヒータ３と、本給湯装置１００の作動を制御する制御手段である制御装置７と、を備えている。
【００２６】
貯湯タンク２は、給湯用の湯を蓄える容器であり、耐食性に優れた金属製、たとえばステンレス鋼からなり、その外周部に断熱材（図示せず）が設けられ、給湯用の高温水を長時間に渡って保温することができる。貯湯タンク２は縦長形状であり、鉛直方向に沿って縦置きに設置される。したがって貯湯タンク２の上部とは、設置時における鉛直方向上方の部分であり、貯湯タンク２の下部とは鉛直方向下方の部分である。
【００２７】
貯湯タンク２には、貯湯タンク２内部の貯湯量および貯湯温度を検出するために高さ方向に複数個並ぶようにサーミスタ８ａ〜８ｃが設けられている。貯湯タンク２内に満たされた湯もしくは水の水位レベルでの温度情報は、制御装置７に出力される。したがって、制御装置７は、サーミスタ８ａ〜８ｃからの温度情報に基づいて、貯湯タンク２内上方の沸き上げられた湯と貯湯タンク２内下方の沸き上げられる前の水との境界位置を検出できるとともに、これにより貯湯量が検出できるようになっている。
【００２８】
ヒータ３は、加熱手段であって、貯湯タンク２内に設けられる。ヒータ３は、貯湯タンク２内の水を沸きあげる。ヒータ３は、通電することによって発熱する発熱体である。ヒータ３は、制御装置７によって通電と非通電とが制御される。ヒータ３は、貯湯タンク２の下部に設けられる。
【００２９】
また貯湯タンク２の底面に導入口１４が設けられている。導入口１４には貯湯タンク２内に市水を供給する給水配管１が接続されている。給水配管１には、導入口１４よりも上流の部位において給水専用止水弁１５が設けられている。給水専用止水弁１５は、貯湯タンク２内の下部へ流入する市水の流量を調節する機能を有する。また給水配管１には、給水専用止水弁１５の下流の部位において、減圧弁５が設けられている。減圧弁５は、導入される水道水の水圧が所定圧となるように調節するとともに、断水などにおける湯の逆流を防止する。
【００３０】
また給水配管１の経路途中には、逃がし弁６が配設された逃がし配管１６が接続される。逃がし弁６は、貯湯タンク２内の圧力が所定圧以上に上昇した場合には、貯湯タンク２内の膨張水を外方空間に自動的に排出して、貯湯タンク２等に損害を与えないように構成されている。
【００３１】
また給湯装置１００は、給湯水が流れる主な配管として、貯湯タンク２内の高温水部の温水が流出して給湯使用側端末まで流れる給湯配管４を備えている。給湯配管４は、貯湯タンク２の最上部に設けられる導出口２０に接続される。給湯配管４は、下流端に接続された給湯使用側端末へ温水を導く流路である。給湯配管４は、シャワー、カラン、手洗い栓および風呂の浴槽内などの給湯使用側端末に連通している。浴槽内に連通する給湯配管４は、浴槽内に湯張り、差し湯およびたし湯などを行うときに、温水を導く流路となる。
【００３２】
また貯湯タンク２の底面に排出口１７が設けられている。排出口１７には貯湯タンク２内に水を排出するときに用いられる排水管１８が接続されている。排水管１８には、排水弁１３が設けられている。排水弁１３は、開閉状態が制御装置７によって制御される。したがって排水弁１３が開状態であると、貯湯タンク２内の水が外方空間に排出される。排水弁１３は、たとえば電磁弁によって実現される。
【００３３】
また貯湯タンク２の最上部に空気抜き口１９が設けられている。空気抜き口１９には貯湯タンク２内の空気を抜くときに用いられる空気抜き用配管２１が接続されている。空気抜き用配管２１は、貯湯タンク２の上部に設けられ、貯湯タンク２内と外方空間とを連通する。空気抜き用配管２１には、自動空気抜き弁１２が設けられる。自動空気抜き弁１２は、自動の空気抜き弁１２であって、貯湯タンク２が満水になるまで開状態であり、貯湯タンク２が満水になると閉状態に切り替わる。自動空気抜き弁１２は、自己制御型の切換え機構となっている。
【００３４】
制御装置７は、マイクロコンピュータを主体として構成され、記憶手段（図示せず）として内蔵するＲＯＭまたはＲＡＭには、あらかじめ設定された制御プログラムや更新可能な制御プログラムが備えられている。制御装置７は、計時手段（図示せず）として内蔵するタイマによって、時間を計時する。制御装置７は、電源からの電力が電源開閉器１１を介して供給される。電源開閉器１１は、電源スイッチ（図示せず）によって電力の供給状態（ＯＮ）と供給停止状態（ＯＦＦ）とが切替られる。
【００３５】
また制御装置７は、排水スイッチ１０および操作スイッチ９と電気的に接続される。排水スイッチ１０は、排水指令を制御装置７に入力するため入力手段である。操作スイッチ９は、給湯温度などを設定するための入力手段である。操作スイッチ９は、たとえば台所リモコンおよび風呂リモコンなどによって実現される。台所リモコンおよび風呂リモコンには、たとえば電源操作部、給湯設定温度操作部、湯張り操作部、湯張り設定温度操作部、追い焚き操作部、および追い焚き設定温度操作部などが設けられている。
【００３６】
制御装置７は、各サーミスタ８ａ〜８ｃからの温度情報、および操作スイッチ９からの操作信号等に基づいて、ヒータ３を制御する。制御装置７は、各サーミスタ８ａ〜８ｃからの温度情報に基づいて、貯湯タンク２内に水の温度が低い場合や深夜電力が使用できる時間帯においては、ヒータ３を通電して貯湯タンク２内の水を加熱する。また制御装置７は、操作スイッチ９から出湯指令があったときは、各サーミスタ８ａ〜８ｃからの温度情報に基づいて、貯湯タンク２内に湯水の過不足を判断し、湯水が不足している場合は、ヒータ３を通電して貯湯タンク２内の水を加熱する。
【００３７】
次に、給湯装置１００における排水作業・給水作業、および制御装置７の排水処理に関して説明する。図２は、排水作業の手順を示すフローチャートである。図３は、排水処理を示すフローチャートである。図４は、給水作業の手順を示すフローチャートである。先ず、排水作業に関して、図２を用いて説明する。
【００３８】
図２に示す排水作業は、給湯装置１００を長期間にわたって使用しない場合に、貯湯タンク２内の水を排出する作業である。このような排水作業は、作業者によって行われる。作業者は、排水作業を開始すると、ステップａ１にて給水専用止水弁１５を閉状態にし、ステップａ２に移る。これによって貯湯タンク２内への水の供給が停止される。ステップａ２では、排水スイッチ１０をＯＮにし、ステップａ３に移る。これによって制御装置７に排水指令が与えられる。ステップａ３では、制御装置７によって後述する排水処理が実行され、ステップａ４に移る。排水処理によって貯湯タンク２内の水が全て排水される。ステップａ４では、電源開閉器１１の電源スイッチを操作して、電源をＯＦＦにして、本フローを終了する。このように作業者は、給水専用止水弁１５を閉状態にし、排水スイッチ１０をＯＮにし、電源をＯＦＦにするという、簡単な作業で排水作業を完了することができる。
【００３９】
次に、排水処理に関して、図３を用いて説明する。図３に示す排水処理は、制御装置７によって行われる。本フローは、図２のステップａ２にて排水スイッチ１０がＯＮになると、開始される。ステップｂ１にて、排水弁１３を開状態にし、ステップｂ２に移る。ステップｂ２では、タイマの計時を開始し、ステップｂ３に移る。ステップｂ３では、タイマが計時している時間が、排水時間を経過したか否かを判断し、経過した場合、ステップｂ４に移り、経過していない場合、ステップｂ３の処理を繰返す。排水時間は、予め設定される時間であって、貯湯タンク２の容量および排水管１８の排出量に基づいて、貯湯タンク２が満水の場合に、排水弁１３を開状態にしたときに、貯湯タンク２が確実に空になる時間に設定される。ステップｂ４では、排水時間を経過しているので、排水弁１３を閉状態にし、本フローを終了する。これによって貯湯タンク２における排水処理が完了して、貯湯タンク２を確実に空にすることができる。
【００４０】
次に、給水作業に関して、図４を用いて説明する。図４に示す給水作業は、給湯装置１００を長期間にわたって使用していない場合に、空の貯湯タンク２に給水する作業である。このような給水作業は、作業者によって行われる。作業者は、給水作業を開始すると、ステップｃ１にて給水専用止水弁１５を開状態にし、ステップｃ２に移る。これによって貯湯タンク２内への給水が開始される。貯湯タンク２が満水になると、自動空気抜き弁１２が閉状態に切り替わるので、貯湯タンク２から水が溢れることはない。ステップｃ２では、電源開閉器１１の電源スイッチを操作して、電源をＯＮにして、本フローを終了する。このように作業者は、給水専用止水弁１５を開状態にし、電源をＯＮにするという、簡単な作業で給水作業を完了することができる。
【００４１】
次に、自動空気抜き弁１２の構成および動作に関して、図５〜図８を用いて説明する。図５は、自動空気抜き弁１２を示す断面図である。自動空気抜き弁１２は、浮遊弁体２２とＯリング２３とケーシング２４とを含む。
【００４２】
ケーシング２４は、浮遊弁体２２を収容する収容空間２５を形成する。ケーシング２４には、空気抜き用配管２１に連通する下部連通口２６と、外方空間に連通する上部連通口２７が形成される。下部連通口２６は、収容空間２５に臨むケーシング２４の内壁の内、下方に位置する下方壁部２８に形成される。上部連通口２７は、収容空間２５に臨むケーシング２４の内壁の内、上方に位置する上方壁部２９に形成される。収容空間２５は、下部連通口２６を介して空気抜き用配管２１内に連通し、上部連通口２７を介して外方空間と連通する。
【００４３】
Ｏリング２３は、シール部材であって、上部連通口２７の周囲の上方壁部２９に設けられる。浮遊弁体２２は、水に浮かぶ部材である。浮遊弁体２２は、収容空間２５内を上下に変位でき、浮遊弁体２２の周囲に位置するケーシング２４の内壁から離間する大きさである。また浮遊弁体２２は、下部連通口２６および上部連通口２７を通過できない大きさである。浮遊弁体２２の上面部２２ａは、平坦状である。したがって浮遊弁体２２が上方に位置した状態では、上面部２２ａとＯリング２３とが当接する。
【００４４】
また浮遊弁体２２には、収容空間２５内における姿勢を維持するための突出部３０が下面部２２ｂに設けられる。突出部３０は、下面部２２ｂから下方に突出する。突出部３０は、空気抜き用配管２１の内径より小径の円柱状の部材である。突出部３０は、浮遊弁体２２が収容空間２５内のどこに位置していても、空気抜き用配管２１内に位置する。換言すると、突出部３０は、浮遊弁体２２を上下方向に案内する案内手段としての機能を有する。
【００４５】
次に、このような自動空気抜き弁１２の動作に関して説明する。図６は、給水時の自動空気抜き弁１２を示す断面図である。図７は、貯湯タンク２が満水時の自動空気抜き弁１２を示す断面図である。図８は、排水時の自動空気抜き弁１２を示す断面図である。給水時であって、収容空間２５内に水がない状態では、浮遊弁体２２は自重によって、浮遊弁体２２の下面部２２ｂがケーシング２４の下方壁部２８に当接している。このような状態で、給水されると、貯湯タンク２内の圧力が上昇し、浮遊弁体２２に圧力が作用する。この圧力によって、浮遊弁体２２が揺動し、図６に示すように、貯湯タンク２内の空気が下部連通口２６から収容空間２５に流入し、流入した空気が上部連通口２７から流出する。このような自動空気抜き弁１２の自動空気抜き機能によって、給水時には、貯湯タンク２の空気を適宜抜くことができる。このように自動空気抜き弁１２は、給水時は開状態であるので、給水時の空気の圧力によって貯湯タンク２等に損害を与えないように構成されている。
【００４６】
また給水時であって、貯湯タンク２に給水された水３１が収容空間２５内に下部連通口２６から水３１が流入すると、浮遊弁体２２は浮力によって上昇する。浮遊弁体２２が浮力によって上昇すると、図７に示すように、水圧によって浮遊弁体２２とＯリング２３とが密着する。したがって自動空気抜き弁１２は閉状態となり、上部連通口２７から水３１が流出することを防ぐことができる。また自動空気抜き弁１２は、貯湯タンク２が満水になると自動的に閉状態になるので、給水専用止水弁１５の開閉状態を制御することなく、給水専用止水弁１５を開状態にするだけで貯湯タンク２を満水にすることができる。
【００４７】
また排水時は、図８に示すように、収容空間２５内において水面３１ａが下降するので浮遊弁体２２が下がり、浮遊弁体２２とＯリング２３とが離間するので、空気が上部連通口２７から流入することができる。したがって自動空気抜き弁１２は開状態となる。このような自動空気抜き弁１２の負圧保護機能によって、貯湯タンク２内の水を排水する場合、排水することによって貯湯タンク２内に負圧が発生して、貯湯タンク２が変形することを防止することができる。
【００４８】
以上説明したように本実施の形態の給湯装置１００では、排水弁１３の開閉状態を制御装置７によって制御可能であるので、作業者は排水作業を行う場合、排水スイッチ１０を操作することによって排水弁１３を開状態にすることができる（図２のステップａ２参照）。したがって排水弁１３を開状態にする作業が容易である。
【００４９】
また自動空気抜き弁１２が空気抜き用配管２１に設けられるので、排水時、すなわち貯湯タンク２が満水でない時には、図８に示すように、自動空気抜き弁１２は開状態である。したがって作業者は自動空気抜き弁１２を何ら操作することなく、空気抜き用配管２１から貯湯タンク２内への空気が供給される。これによって排水時に貯湯タンク２内にて負圧が発生することなく、排水をスムーズに行うことができる。
【００５０】
また給水時に貯湯タンク２内に所定の空気圧力が発生した場合、貯湯タンク２は満水ではないので、図６に示すように、自動空気抜き弁１２は開状態である。したがって給水時に貯湯タンク２内の空気を自動空気抜き弁１２によっていわば自動的に抜くことができ、貯湯タンク２内の空気圧力を一定に保つことができる。貯湯タンク２内に給水して満水になると、図７に示すように、自動空気抜き弁１２は自動的に開状態から閉状態となる。したがって給水時に自動空気抜き弁１２を何ら作業する必要がないので、給水作業が容易となる。このように自動空気抜き弁１２を設けることによって、給排水作業を簡素化することができ、作業負担を低減することができる。
【００５１】
このように本実施の形態の給湯装置１００では、排水スイッチ１０によって排水作業が簡便となり、自動空気抜き弁１２によって給水作業が簡便となる。排水弁１３は、通常、屋外の貯湯タンク２付近に設置されるので、作業者が排水弁１３を操作すると貯湯タンク２付近のほこりなどによって作業者の衣服などが汚れる場合があるが、本実施の形態の給湯装置１００では、排水スイッチ１０を操作するだけであるので、このような心配がなく作業負担を軽減することができる。また排水スイッチ１０を操作するだけなので、専門の作業者でなくとも住居の管理人などによって簡便に排水作業を完遂することができる。
【００５２】
また図３のステップｂ３およびステップｂ４に示すように、排水スイッチ１０が操作されてから排水時間が経過すると排水弁１３がいわば自動的に閉状態となる。したがって貯湯タンク２内の排水が完了し、排水が終了した後に、作業者が何ら排水弁１３を操作する必要がない。したがって排水作業をより簡素化することができる。また給水作業を行う場合に排水弁１３が確実に閉状態であるので、排水作業から給水作業までの期間が長期間であっても、給水作業時に排水管１８から不所望に水が排出されることなく、給水作業を円滑に行うことができる。
【００５３】
逃がし配管１６は、貯湯タンク２の下部に設けられるので、貯湯タンク２の上部より低温な下部の膨張水を排出することができる。このような低温の膨張水を排出することによって、膨張水を排出することによる熱損失を低減することができる。
【００５４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に関して、図９を用いて説明する。図９は、第２実施形態の給湯装置１００Ａの概略構成を示す模式図である。第２実施形態の給湯装置１００Ａでは、加熱手段として、第１実施形態のヒータ３の換わりにヒートポンプユニット３２を用いる点に特徴を有する。また逃がし弁６が配設された逃がし配管１６が、貯湯タンク２の上部の逃がし口３６に接続される点に特徴を有する。
【００５５】
ヒートポンプユニット３２は、水・冷媒熱交換器（図示せず）で水を高温高圧の冷媒と熱交換させて加熱する。貯湯タンク２の底面には貯湯タンク２内の最下部の水を吸入するための吸入口３３が設けられ、貯湯タンク２の上部には貯湯タンク２内の最上部に温水を吐出する吐出口３４が設けられている。吸入口３３と吐出口３４は、水・冷媒熱交換器を介在させて循環流路３５と接続されることで連通している。循環流路３５の一部は水・冷媒熱交換器の水流路を構成している。
【００５６】
ヒートポンプユニット３２は、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素を使用するヒートポンプサイクル（図示せず）を有し、閉回路で構成されたヒートポンプサイクルにおいて圧縮機、加熱手段としての水・冷媒熱交換器、減圧器、および蒸発器が接続されている。ヒートポンプユニット３２は、水・冷媒熱交換器の冷媒流路を流れる高温高圧の冷媒と、水・冷媒熱交換器の水流路を流れる水との間で熱交換を行うことにより、温水を沸き上げることができる。ヒートポンプユニット３２は、制御装置７によって制御される。
【００５７】
ヒートポンプサイクルを超臨界ヒートポンプで構成した場合、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温、例えば、８５℃〜９０℃程度の湯を貯湯タンク２内に蓄えることができる。ヒートポンプサイクルは、主に、料金設定の安価な深夜時間帯の深夜電力を利用して貯湯タンク２内の湯を沸き上げる。
【００５８】
このように本実施の形態では、加熱手段としてヒートポンプユニット３２を用いる。ヒートポンプユニット３２は、加熱手段のうち比較的エネルギ消費が少ないので、給湯装置１００Ａの省エネ化を図ることができる。また逃がし弁６が配設された逃がし配管１６が、貯湯タンク２の上部に接続されるので、貯湯タンク２に満たされた水（湯）に含まれている溶存空気も同時に排出することができる。
【００５９】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００６０】
前述の各実施形態では、自動空気抜き弁１２の構成は浮遊弁体２２を含む構成であるが、このような構成に限ることはなく、貯湯タンク２が満水になるまで開状態であり、貯湯タンク２が満水になると閉状態に切り替わる構成であればよい。自動空気抜き弁１２は、たとえば制御装置７によって開閉が制御される切替弁であり、制御装置７は貯湯タンク２の満水か否かに応じて、自動空気抜き弁１２の開閉状態を制御するように構成してもよい。
【００６１】
また前述の各実施形態では、制御装置７における排水処理では、排水時間を経過するとステップｂ４にて排水弁１３を閉状態に切替えているが、このような制御することなく、排水弁１３を開状態のままにしておいてもよい。換言すると、排水処理では、排水弁１３を開状態にするだけの処理であってもよい。このような排水処理のよると、作業者が排水時間経過後に電源オフの操作をする必要がなく、排水スイッチ１０を操作後に直ちに電源オフの操作をすることができるので、さらに作業時間を短縮することができる。このように排水処理に設定される場合、図４における給水作業では、先ず、作業者は電源をオンにする。そして、制御装置７は電力が与えられると、排水弁１３が閉状態になるように制御することが好ましい。これによって、作業者は電源をオンにした後、確実に排水弁１３が閉状態となるので、その後に給水専用止水弁１５を開状態に操作することによって、給水作業を終了することができる。このように図４における作業手順の順番を入れ替えるだけなので、給水作業も極めて短時間で完遂することができる。
【００６２】
また前述の第２実施形態のヒートポンプユニット３２のヒートポンプサイクルを流れる作動冷媒は、二酸化炭素に限定されるものではなく、フロン等の他の冷媒であってもよい。またヒートポンプユニット３２は、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルによるものであるが、これに限定されるものではなく、冷媒の圧力が臨界圧力未満のヒートポンプサイクルによるものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】第１実施形態の給湯装置１００の概略構成を示す模式図である。
【図２】排水作業の手順を示すフローチャートである。
【図３】排水処理を示すフローチャートである。
【図４】給水作業の手順を示すフローチャートである。
【図５】自動空気抜き弁１２を示す断面図である。
【図６】給水時の自動空気抜き弁１２を示す断面図である。
【図７】貯湯タンク２が満水時の自動空気抜き弁１２を示す断面図である。
【図８】排水時の自動空気抜き弁１２を示す断面図である。
【図９】第２実施形態の給湯装置１００Ａの概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…給水配管
２…貯湯タンク
３…ヒータ（加熱手段）
４…給湯配管
５…減圧弁
６…逃がし弁
７…制御装置（制御手段）
８ａ〜８ｃ…サーミスタ
９…操作スイッチ
１０…排水スイッチ（入力手段）
１１…電源開閉器
１２…自動空気抜き弁
１３…排水弁
１６…逃がし配管
１８…排水管
２１…空気抜き用配管
２２…浮遊弁体
２３…Ｏリング
２４…ケーシング
３２…ヒートポンプユニット（加熱手段）
３５…循環流路
１００，１００Ａ…給湯装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯タンク内の温水を用いて給湯使用側端末へ温水を供給する給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１の従来技術の給湯装置として、電力単価が安価な深夜電力を利用して夜間に湯を沸かし、貯湯タンクに沸かした湯を貯めるという貯湯式の給湯装置が知られている。貯湯タンク内の湯は、貯湯タンクの天面に設けた出口管から出湯され、シャワーや蛇口等の給湯使用側端末に通水される。
【０００３】
貯湯タンクに貯める湯の沸き上げ温度は、細菌等の繁殖防止の観点より一般的に６５℃以上に設定され、日々継続的に給湯装置が使用される状態であれば何ら問題は生じない。しかしながら長期にわたって給湯装置を使用しない場合はランニングコスト削減の目的で給湯装置の電源をＯＦＦにされることがあり、保温性能に配慮した貯湯タンクにおいても貯湯タンク内の湯温は暫時低下し細菌が繁殖しやすい温度環境となってしまうため、その場合は貯湯タンク内の湯を排水する必要があり、また給湯装置の再使用時には貯湯タンク内に給水しなければならない。
【０００４】
たとえば賃貸集合住宅に貯湯式の給湯装置を複数設置した場合、入居者が入れ替わる時を考えてみると、旧入居者が退去する際には給湯装置の電源をＯＦＦにし、手作業で貯湯タンク内の湯を排水する必要が生じる。また新入居者が入居する際には、貯湯タンク内に給水し給湯装置の電源をＯＮにする必要がある。
【０００５】
このような排水作業を容易にした第２の従来技術の給湯装置として、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１記載の給湯装置では、排水スイッチを操作すると、排水管に設けられる開閉弁が開状態となる。これによって排水作業を簡素化している。
【特許文献１】特開２００７−６４５８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第１の従来技術の給湯装置では、排水作業および給水作業を集合住宅オーナーまたはオーナーから委託された管理代行者の管理のもとに実施する必要があり、入退去が集中する時期においては非常に手間がかかるという問題がある。
【０００７】
さらに第１の従来技術の給湯装置では、貯湯タンク内の水を排水する場合、排水することによって貯湯タンク内に負圧が発生して、貯湯タンクが変形するおそれがある。
【０００８】
また第２の従来技術の給湯装置では、前述のような貯湯タンクの変形を防止するために、貯湯タンクに連結される給湯配管に逃がし弁が設けられる。逃がし弁の主たる機能は、貯湯タンク内に想定以上の圧力が発生した場合に、その圧力を貯湯タンク外に逃がすことで貯湯タンクの破損を防止するものである。また逃がし弁の従たる機能として、貯湯タンク内の湯を貯湯タンク下部から排水する際に貯湯タンク上部に設けられた逃がし弁を強制的に開放して、貯湯タンク内への空気の供給を促すことで湯の排水をスムーズに行うことが可能となる。このような逃がし弁の強制開放は、信頼性の面より手動で行われる。したがって第２の従来技術の給湯装置における排水作業においても、逃がし弁の強制開放という手順が必要である。
【０００９】
そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、貯湯タンクの給排水作業を簡素化し、作業負担を低減することができる給湯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。
【００１１】
請求項１に記載の発明では、水を加熱する加熱手段（３，３２）と、
加熱手段によって加熱された温水を貯える貯湯タンク（２）と、
貯湯タンク内の温水を給湯使用側端末に供給するときに用いられる給湯配管（４）と、
貯湯タンク内に給水するときに用いられる給水配管（１）と、
貯湯タンク内の水を排水するときに用いられる排水管（１８）と、
排水管に設けられ、開閉状態が制御される排水弁（１３）と、
貯湯タンクの上部に接続され、貯湯タンク内と外方空間とを連通する空気抜き用配管（２１）と、
空気抜き用配管に設けられ、貯湯タンクが満水になるまで開状態であり、貯湯タンクが満水になると閉状態に自動的に切り替わる空気抜き弁（１２）と、
排水指令を入力するための入力手段（１０）と、
排水指令が入力されると、排水弁を閉状態から開状態に制御する制御手段（７）と、を含むことを特徴とする給湯装置である。
【００１２】
請求項１に記載の発明に従えば、排水弁の開閉状態を制御手段によって制御可能であるので、作業者は排水作業を行う場合、入力手段を操作することによって排水弁を開状態にすることができる。したがって排水弁を開状態にする作業が容易である。
【００１３】
また空気抜き弁が空気抜き用配管に設けられるので、排水時、すなわち貯湯タンクが満水でない時には、空気抜き弁は開状態である。したがって作業者は空気抜き弁を何ら操作することなく、空気抜き用配管から貯湯タンク内への空気が供給される。これによって排水時に貯湯タンク内にて負圧が発生することなく、排水をスムーズに行うことができる。
【００１４】
また給水時に貯湯タンク内に所定の空気圧力が発生した場合、貯湯タンクは満水ではないので、空気抜き弁は開状態である。したがって給水時に貯湯タンク内の空気を空気抜き弁によっていわば自動的に抜くことができ、貯湯タンク内の空気圧力を一定に保つことができる。貯湯タンク内に給水して満水になると、空気抜き弁は自動的に開状態から閉状態となる。したがって給水時に空気抜き弁を何ら操作する必要がないので、給水作業が容易となる。このように空気抜き弁を設けることによって、給排水作業を簡素化することができ、作業負担を低減することができる。
【００１５】
また請求項２に記載の発明では、時間を計時する計時手段をさらに含み、
制御手段は、排水指令が与えられると、排水弁を閉状態から開状態に制御し、計時手段によって計時される排水弁が開状態である時間が、予め定める排水時間を経過すると、排水弁を開状態から閉状態に制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明に従えば、入力手段が操作されてから排水時間が経過すると排水弁がいわば自動的に閉状態となる。したがって貯湯タンク内の排水が完了し、排水が終了した後に、作業者が何ら排水弁を操作する必要がない。したがって排水作業をより簡素化することができる。また給水作業を行う場合に排水弁が確実に閉状態であるので、排水作業から給水作業までの期間が長期間であっても、給水作業時に排水管から不所望に水が排出されることなく、給水作業を円滑に行うことができる。
【００１７】
さらに請求項３に記載の発明では、貯湯タンク内と外方空間とを連通する逃がし配管（１６）と、
逃がし配管に設けられ、沸き上げ時の膨張水を外方空間に自動的に排出する逃がし弁（６）をさらに含むことを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載の発明に従えば、逃がし弁が設けられるので、貯湯タンク内の圧力が所定圧以上に上昇した場合には、貯湯タンク内の膨張水を自動的に外方空間に排出することができる。これによって貯湯タンクなどに損害を与えることを防止することができる。
【００１９】
さらに請求項４に記載の発明では、逃がし配管は、貯湯タンクの下部から膨張水を排出することを特徴とする。
【００２０】
請求項４に記載の発明に従えば、逃がし配管は、貯湯タンクの上部より低温な下部の膨張水を排出することができる。このような低温の膨張水を排出することによって、膨張水を排出することによる熱損失を低減することができる。
【００２１】
さらに請求項５に記載の発明では、加熱手段は、
熱交換部を流れる水を高温高圧の冷媒と熱交換させて加熱するヒートポンプユニット（３２）と、
貯湯タンク内の水が熱交換部を通って貯湯タンク内に戻るように貯湯タンクと熱交換部とを連絡する循環流路（３５）と、を含むことを特徴とする。
【００２２】
請求項５に記載の発明に従えば、加熱手段のうち比較的エネルギ消費が少ないヒートポンプユニットによって、貯湯タンク内に温水を供給することができる。これによって給湯装置の省エネ化を図ることができる。
【００２３】
なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００２５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図８を用いて説明する。図１は、第１実施形態の給湯装置１００の概略構成を示す模式図である。本実施形態の給湯装置１００は、貯湯式の給湯装置１００である。給湯装置１００は、主に一般家庭用として使用されるものであり、貯湯タンク２内に蓄えられた温水を給湯使用側端末（図示せず）に供給するものである。給湯使用側端末は、たとえばシャワー、カラン、風呂の浴槽および手洗い栓である。給湯装置１００は、温水を貯える貯湯タンク２と、貯湯タンク２内の水を加熱するヒータ３と、本給湯装置１００の作動を制御する制御手段である制御装置７と、を備えている。
【００２６】
貯湯タンク２は、給湯用の湯を蓄える容器であり、耐食性に優れた金属製、たとえばステンレス鋼からなり、その外周部に断熱材（図示せず）が設けられ、給湯用の高温水を長時間に渡って保温することができる。貯湯タンク２は縦長形状であり、鉛直方向に沿って縦置きに設置される。したがって貯湯タンク２の上部とは、設置時における鉛直方向上方の部分であり、貯湯タンク２の下部とは鉛直方向下方の部分である。
【００２７】
貯湯タンク２には、貯湯タンク２内部の貯湯量および貯湯温度を検出するために高さ方向に複数個並ぶようにサーミスタ８ａ〜８ｃが設けられている。貯湯タンク２内に満たされた湯もしくは水の水位レベルでの温度情報は、制御装置７に出力される。したがって、制御装置７は、サーミスタ８ａ〜８ｃからの温度情報に基づいて、貯湯タンク２内上方の沸き上げられた湯と貯湯タンク２内下方の沸き上げられる前の水との境界位置を検出できるとともに、これにより貯湯量が検出できるようになっている。
【００２８】
ヒータ３は、加熱手段であって、貯湯タンク２内に設けられる。ヒータ３は、貯湯タンク２内の水を沸きあげる。ヒータ３は、通電することによって発熱する発熱体である。ヒータ３は、制御装置７によって通電と非通電とが制御される。ヒータ３は、貯湯タンク２の下部に設けられる。
【００２９】
また貯湯タンク２の底面に導入口１４が設けられている。導入口１４には貯湯タンク２内に市水を供給する給水配管１が接続されている。給水配管１には、導入口１４よりも上流の部位において給水専用止水弁１５が設けられている。給水専用止水弁１５は、貯湯タンク２内の下部へ流入する市水の流量を調節する機能を有する。また給水配管１には、給水専用止水弁１５の下流の部位において、減圧弁５が設けられている。減圧弁５は、導入される水道水の水圧が所定圧となるように調節するとともに、断水などにおける湯の逆流を防止する。
【００３０】
また給水配管１の経路途中には、逃がし弁６が配設された逃がし配管１６が接続される。逃がし弁６は、貯湯タンク２内の圧力が所定圧以上に上昇した場合には、貯湯タンク２内の膨張水を外方空間に自動的に排出して、貯湯タンク２等に損害を与えないように構成されている。
【００３１】
また給湯装置１００は、給湯水が流れる主な配管として、貯湯タンク２内の高温水部の温水が流出して給湯使用側端末まで流れる給湯配管４を備えている。給湯配管４は、貯湯タンク２の最上部に設けられる導出口２０に接続される。給湯配管４は、下流端に接続された給湯使用側端末へ温水を導く流路である。給湯配管４は、シャワー、カラン、手洗い栓および風呂の浴槽内などの給湯使用側端末に連通している。浴槽内に連通する給湯配管４は、浴槽内に湯張り、差し湯およびたし湯などを行うときに、温水を導く流路となる。
【００３２】
また貯湯タンク２の底面に排出口１７が設けられている。排出口１７には貯湯タンク２内に水を排出するときに用いられる排水管１８が接続されている。排水管１８には、排水弁１３が設けられている。排水弁１３は、開閉状態が制御装置７によって制御される。したがって排水弁１３が開状態であると、貯湯タンク２内の水が外方空間に排出される。排水弁１３は、たとえば電磁弁によって実現される。
【００３３】
また貯湯タンク２の最上部に空気抜き口１９が設けられている。空気抜き口１９には貯湯タンク２内の空気を抜くときに用いられる空気抜き用配管２１が接続されている。空気抜き用配管２１は、貯湯タンク２の上部に設けられ、貯湯タンク２内と外方空間とを連通する。空気抜き用配管２１には、自動空気抜き弁１２が設けられる。自動空気抜き弁１２は、自動の空気抜き弁１２であって、貯湯タンク２が満水になるまで開状態であり、貯湯タンク２が満水になると閉状態に切り替わる。自動空気抜き弁１２は、自己制御型の切換え機構となっている。
【００３４】
制御装置７は、マイクロコンピュータを主体として構成され、記憶手段（図示せず）として内蔵するＲＯＭまたはＲＡＭには、あらかじめ設定された制御プログラムや更新可能な制御プログラムが備えられている。制御装置７は、計時手段（図示せず）として内蔵するタイマによって、時間を計時する。制御装置７は、電源からの電力が電源開閉器１１を介して供給される。電源開閉器１１は、電源スイッチ（図示せず）によって電力の供給状態（ＯＮ）と供給停止状態（ＯＦＦ）とが切替られる。
【００３５】
また制御装置７は、排水スイッチ１０および操作スイッチ９と電気的に接続される。排水スイッチ１０は、排水指令を制御装置７に入力するため入力手段である。操作スイッチ９は、給湯温度などを設定するための入力手段である。操作スイッチ９は、たとえば台所リモコンおよび風呂リモコンなどによって実現される。台所リモコンおよび風呂リモコンには、たとえば電源操作部、給湯設定温度操作部、湯張り操作部、湯張り設定温度操作部、追い焚き操作部、および追い焚き設定温度操作部などが設けられている。
【００３６】
制御装置７は、各サーミスタ８ａ〜８ｃからの温度情報、および操作スイッチ９からの操作信号等に基づいて、ヒータ３を制御する。制御装置７は、各サーミスタ８ａ〜８ｃからの温度情報に基づいて、貯湯タンク２内に水の温度が低い場合や深夜電力が使用できる時間帯においては、ヒータ３を通電して貯湯タンク２内の水を加熱する。また制御装置７は、操作スイッチ９から出湯指令があったときは、各サーミスタ８ａ〜８ｃからの温度情報に基づいて、貯湯タンク２内に湯水の過不足を判断し、湯水が不足している場合は、ヒータ３を通電して貯湯タンク２内の水を加熱する。
【００３７】
次に、給湯装置１００における排水作業・給水作業、および制御装置７の排水処理に関して説明する。図２は、排水作業の手順を示すフローチャートである。図３は、排水処理を示すフローチャートである。図４は、給水作業の手順を示すフローチャートである。先ず、排水作業に関して、図２を用いて説明する。
【００３８】
図２に示す排水作業は、給湯装置１００を長期間にわたって使用しない場合に、貯湯タンク２内の水を排出する作業である。このような排水作業は、作業者によって行われる。作業者は、排水作業を開始すると、ステップａ１にて給水専用止水弁１５を閉状態にし、ステップａ２に移る。これによって貯湯タンク２内への水の供給が停止される。ステップａ２では、排水スイッチ１０をＯＮにし、ステップａ３に移る。これによって制御装置７に排水指令が与えられる。ステップａ３では、制御装置７によって後述する排水処理が実行され、ステップａ４に移る。排水処理によって貯湯タンク２内の水が全て排水される。ステップａ４では、電源開閉器１１の電源スイッチを操作して、電源をＯＦＦにして、本フローを終了する。このように作業者は、給水専用止水弁１５を閉状態にし、排水スイッチ１０をＯＮにし、電源をＯＦＦにするという、簡単な作業で排水作業を完了することができる。
【００３９】
次に、排水処理に関して、図３を用いて説明する。図３に示す排水処理は、制御装置７によって行われる。本フローは、図２のステップａ２にて排水スイッチ１０がＯＮになると、開始される。ステップｂ１にて、排水弁１３を開状態にし、ステップｂ２に移る。ステップｂ２では、タイマの計時を開始し、ステップｂ３に移る。ステップｂ３では、タイマが計時している時間が、排水時間を経過したか否かを判断し、経過した場合、ステップｂ４に移り、経過していない場合、ステップｂ３の処理を繰返す。排水時間は、予め設定される時間であって、貯湯タンク２の容量および排水管１８の排出量に基づいて、貯湯タンク２が満水の場合に、排水弁１３を開状態にしたときに、貯湯タンク２が確実に空になる時間に設定される。ステップｂ４では、排水時間を経過しているので、排水弁１３を閉状態にし、本フローを終了する。これによって貯湯タンク２における排水処理が完了して、貯湯タンク２を確実に空にすることができる。
【００４０】
次に、給水作業に関して、図４を用いて説明する。図４に示す給水作業は、給湯装置１００を長期間にわたって使用していない場合に、空の貯湯タンク２に給水する作業である。このような給水作業は、作業者によって行われる。作業者は、給水作業を開始すると、ステップｃ１にて給水専用止水弁１５を開状態にし、ステップｃ２に移る。これによって貯湯タンク２内への給水が開始される。貯湯タンク２が満水になると、自動空気抜き弁１２が閉状態に切り替わるので、貯湯タンク２から水が溢れることはない。ステップｃ２では、電源開閉器１１の電源スイッチを操作して、電源をＯＮにして、本フローを終了する。このように作業者は、給水専用止水弁１５を開状態にし、電源をＯＮにするという、簡単な作業で給水作業を完了することができる。
【００４１】
次に、自動空気抜き弁１２の構成および動作に関して、図５〜図８を用いて説明する。図５は、自動空気抜き弁１２を示す断面図である。自動空気抜き弁１２は、浮遊弁体２２とＯリング２３とケーシング２４とを含む。
【００４２】
ケーシング２４は、浮遊弁体２２を収容する収容空間２５を形成する。ケーシング２４には、空気抜き用配管２１に連通する下部連通口２６と、外方空間に連通する上部連通口２７が形成される。下部連通口２６は、収容空間２５に臨むケーシング２４の内壁の内、下方に位置する下方壁部２８に形成される。上部連通口２７は、収容空間２５に臨むケーシング２４の内壁の内、上方に位置する上方壁部２９に形成される。収容空間２５は、下部連通口２６を介して空気抜き用配管２１内に連通し、上部連通口２７を介して外方空間と連通する。
【００４３】
Ｏリング２３は、シール部材であって、上部連通口２７の周囲の上方壁部２９に設けられる。浮遊弁体２２は、水に浮かぶ部材である。浮遊弁体２２は、収容空間２５内を上下に変位でき、浮遊弁体２２の周囲に位置するケーシング２４の内壁から離間する大きさである。また浮遊弁体２２は、下部連通口２６および上部連通口２７を通過できない大きさである。浮遊弁体２２の上面部２２ａは、平坦状である。したがって浮遊弁体２２が上方に位置した状態では、上面部２２ａとＯリング２３とが当接する。
【００４４】
また浮遊弁体２２には、収容空間２５内における姿勢を維持するための突出部３０が下面部２２ｂに設けられる。突出部３０は、下面部２２ｂから下方に突出する。突出部３０は、空気抜き用配管２１の内径より小径の円柱状の部材である。突出部３０は、浮遊弁体２２が収容空間２５内のどこに位置していても、空気抜き用配管２１内に位置する。換言すると、突出部３０は、浮遊弁体２２を上下方向に案内する案内手段としての機能を有する。
【００４５】
次に、このような自動空気抜き弁１２の動作に関して説明する。図６は、給水時の自動空気抜き弁１２を示す断面図である。図７は、貯湯タンク２が満水時の自動空気抜き弁１２を示す断面図である。図８は、排水時の自動空気抜き弁１２を示す断面図である。給水時であって、収容空間２５内に水がない状態では、浮遊弁体２２は自重によって、浮遊弁体２２の下面部２２ｂがケーシング２４の下方壁部２８に当接している。このような状態で、給水されると、貯湯タンク２内の圧力が上昇し、浮遊弁体２２に圧力が作用する。この圧力によって、浮遊弁体２２が揺動し、図６に示すように、貯湯タンク２内の空気が下部連通口２６から収容空間２５に流入し、流入した空気が上部連通口２７から流出する。このような自動空気抜き弁１２の自動空気抜き機能によって、給水時には、貯湯タンク２の空気を適宜抜くことができる。このように自動空気抜き弁１２は、給水時は開状態であるので、給水時の空気の圧力によって貯湯タンク２等に損害を与えないように構成されている。
【００４６】
また給水時であって、貯湯タンク２に給水された水３１が収容空間２５内に下部連通口２６から水３１が流入すると、浮遊弁体２２は浮力によって上昇する。浮遊弁体２２が浮力によって上昇すると、図７に示すように、水圧によって浮遊弁体２２とＯリング２３とが密着する。したがって自動空気抜き弁１２は閉状態となり、上部連通口２７から水３１が流出することを防ぐことができる。また自動空気抜き弁１２は、貯湯タンク２が満水になると自動的に閉状態になるので、給水専用止水弁１５の開閉状態を制御することなく、給水専用止水弁１５を開状態にするだけで貯湯タンク２を満水にすることができる。
【００４７】
また排水時は、図８に示すように、収容空間２５内において水面３１ａが下降するので浮遊弁体２２が下がり、浮遊弁体２２とＯリング２３とが離間するので、空気が上部連通口２７から流入することができる。したがって自動空気抜き弁１２は開状態となる。このような自動空気抜き弁１２の負圧保護機能によって、貯湯タンク２内の水を排水する場合、排水することによって貯湯タンク２内に負圧が発生して、貯湯タンク２が変形することを防止することができる。
【００４８】
以上説明したように本実施の形態の給湯装置１００では、排水弁１３の開閉状態を制御装置７によって制御可能であるので、作業者は排水作業を行う場合、排水スイッチ１０を操作することによって排水弁１３を開状態にすることができる（図２のステップａ２参照）。したがって排水弁１３を開状態にする作業が容易である。
【００４９】
また自動空気抜き弁１２が空気抜き用配管２１に設けられるので、排水時、すなわち貯湯タンク２が満水でない時には、図８に示すように、自動空気抜き弁１２は開状態である。したがって作業者は自動空気抜き弁１２を何ら操作することなく、空気抜き用配管２１から貯湯タンク２内への空気が供給される。これによって排水時に貯湯タンク２内にて負圧が発生することなく、排水をスムーズに行うことができる。
【００５０】
また給水時に貯湯タンク２内に所定の空気圧力が発生した場合、貯湯タンク２は満水ではないので、図６に示すように、自動空気抜き弁１２は開状態である。したがって給水時に貯湯タンク２内の空気を自動空気抜き弁１２によっていわば自動的に抜くことができ、貯湯タンク２内の空気圧力を一定に保つことができる。貯湯タンク２内に給水して満水になると、図７に示すように、自動空気抜き弁１２は自動的に開状態から閉状態となる。したがって給水時に自動空気抜き弁１２を何ら作業する必要がないので、給水作業が容易となる。このように自動空気抜き弁１２を設けることによって、給排水作業を簡素化することができ、作業負担を低減することができる。
【００５１】
このように本実施の形態の給湯装置１００では、排水スイッチ１０によって排水作業が簡便となり、自動空気抜き弁１２によって給水作業が簡便となる。排水弁１３は、通常、屋外の貯湯タンク２付近に設置されるので、作業者が排水弁１３を操作すると貯湯タンク２付近のほこりなどによって作業者の衣服などが汚れる場合があるが、本実施の形態の給湯装置１００では、排水スイッチ１０を操作するだけであるので、このような心配がなく作業負担を軽減することができる。また排水スイッチ１０を操作するだけなので、専門の作業者でなくとも住居の管理人などによって簡便に排水作業を完遂することができる。
【００５２】
また図３のステップｂ３およびステップｂ４に示すように、排水スイッチ１０が操作されてから排水時間が経過すると排水弁１３がいわば自動的に閉状態となる。したがって貯湯タンク２内の排水が完了し、排水が終了した後に、作業者が何ら排水弁１３を操作する必要がない。したがって排水作業をより簡素化することができる。また給水作業を行う場合に排水弁１３が確実に閉状態であるので、排水作業から給水作業までの期間が長期間であっても、給水作業時に排水管１８から不所望に水が排出されることなく、給水作業を円滑に行うことができる。
【００５３】
逃がし配管１６は、貯湯タンク２の下部に設けられるので、貯湯タンク２の上部より低温な下部の膨張水を排出することができる。このような低温の膨張水を排出することによって、膨張水を排出することによる熱損失を低減することができる。
【００５４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に関して、図９を用いて説明する。図９は、第２実施形態の給湯装置１００Ａの概略構成を示す模式図である。第２実施形態の給湯装置１００Ａでは、加熱手段として、第１実施形態のヒータ３の換わりにヒートポンプユニット３２を用いる点に特徴を有する。また逃がし弁６が配設された逃がし配管１６が、貯湯タンク２の上部の逃がし口３６に接続される点に特徴を有する。
【００５５】
ヒートポンプユニット３２は、水・冷媒熱交換器（図示せず）で水を高温高圧の冷媒と熱交換させて加熱する。貯湯タンク２の底面には貯湯タンク２内の最下部の水を吸入するための吸入口３３が設けられ、貯湯タンク２の上部には貯湯タンク２内の最上部に温水を吐出する吐出口３４が設けられている。吸入口３３と吐出口３４は、水・冷媒熱交換器を介在させて循環流路３５と接続されることで連通している。循環流路３５の一部は水・冷媒熱交換器の水流路を構成している。
【００５６】
ヒートポンプユニット３２は、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素を使用するヒートポンプサイクル（図示せず）を有し、閉回路で構成されたヒートポンプサイクルにおいて圧縮機、加熱手段としての水・冷媒熱交換器、減圧器、および蒸発器が接続されている。ヒートポンプユニット３２は、水・冷媒熱交換器の冷媒流路を流れる高温高圧の冷媒と、水・冷媒熱交換器の水流路を流れる水との間で熱交換を行うことにより、温水を沸き上げることができる。ヒートポンプユニット３２は、制御装置７によって制御される。
【００５７】
ヒートポンプサイクルを超臨界ヒートポンプで構成した場合、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温、例えば、８５℃〜９０℃程度の湯を貯湯タンク２内に蓄えることができる。ヒートポンプサイクルは、主に、料金設定の安価な深夜時間帯の深夜電力を利用して貯湯タンク２内の湯を沸き上げる。
【００５８】
このように本実施の形態では、加熱手段としてヒートポンプユニット３２を用いる。ヒートポンプユニット３２は、加熱手段のうち比較的エネルギ消費が少ないので、給湯装置１００Ａの省エネ化を図ることができる。また逃がし弁６が配設された逃がし配管１６が、貯湯タンク２の上部に接続されるので、貯湯タンク２に満たされた水（湯）に含まれている溶存空気も同時に排出することができる。
【００５９】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００６０】
前述の各実施形態では、自動空気抜き弁１２の構成は浮遊弁体２２を含む構成であるが、このような構成に限ることはなく、貯湯タンク２が満水になるまで開状態であり、貯湯タンク２が満水になると閉状態に切り替わる構成であればよい。自動空気抜き弁１２は、たとえば制御装置７によって開閉が制御される切替弁であり、制御装置７は貯湯タンク２の満水か否かに応じて、自動空気抜き弁１２の開閉状態を制御するように構成してもよい。
【００６１】
また前述の各実施形態では、制御装置７における排水処理では、排水時間を経過するとステップｂ４にて排水弁１３を閉状態に切替えているが、このような制御することなく、排水弁１３を開状態のままにしておいてもよい。換言すると、排水処理では、排水弁１３を開状態にするだけの処理であってもよい。このような排水処理のよると、作業者が排水時間経過後に電源オフの操作をする必要がなく、排水スイッチ１０を操作後に直ちに電源オフの操作をすることができるので、さらに作業時間を短縮することができる。このように排水処理に設定される場合、図４における給水作業では、先ず、作業者は電源をオンにする。そして、制御装置７は電力が与えられると、排水弁１３が閉状態になるように制御することが好ましい。これによって、作業者は電源をオンにした後、確実に排水弁１３が閉状態となるので、その後に給水専用止水弁１５を開状態に操作することによって、給水作業を終了することができる。このように図４における作業手順の順番を入れ替えるだけなので、給水作業も極めて短時間で完遂することができる。
【００６２】
また前述の第２実施形態のヒートポンプユニット３２のヒートポンプサイクルを流れる作動冷媒は、二酸化炭素に限定されるものではなく、フロン等の他の冷媒であってもよい。またヒートポンプユニット３２は、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルによるものであるが、これに限定されるものではなく、冷媒の圧力が臨界圧力未満のヒートポンプサイクルによるものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】第１実施形態の給湯装置１００の概略構成を示す模式図である。
【図２】排水作業の手順を示すフローチャートである。
【図３】排水処理を示すフローチャートである。
【図４】給水作業の手順を示すフローチャートである。
【図５】自動空気抜き弁１２を示す断面図である。
【図６】給水時の自動空気抜き弁１２を示す断面図である。
【図７】貯湯タンク２が満水時の自動空気抜き弁１２を示す断面図である。
【図８】排水時の自動空気抜き弁１２を示す断面図である。
【図９】第２実施形態の給湯装置１００Ａの概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…給水配管
２…貯湯タンク
３…ヒータ（加熱手段）
４…給湯配管
５…減圧弁
６…逃がし弁
７…制御装置（制御手段）
８ａ〜８ｃ…サーミスタ
９…操作スイッチ
１０…排水スイッチ（入力手段）
１１…電源開閉器
１２…自動空気抜き弁
１３…排水弁
１６…逃がし配管
１８…排水管
２１…空気抜き用配管
２２…浮遊弁体
２３…Ｏリング
２４…ケーシング
３２…ヒートポンプユニット（加熱手段）
３５…循環流路
１００，１００Ａ…給湯装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を加熱する加熱手段（３，３２）と、
前記加熱手段によって加熱された温水を貯える貯湯タンク（２）と、
前記貯湯タンク内の前記温水を給湯使用側端末に供給するときに用いられる給湯配管（４）と、
前記貯湯タンク内に給水するときに用いられる給水配管（１）と、
前記貯湯タンク内の水を排水するときに用いられる排水管（１８）と、
前記排水管に設けられ、開閉状態が制御される排水弁（１３）と、
前記貯湯タンクの上部に接続され、前記貯湯タンク内と外方空間とを連通する空気抜き用配管（２１）と、
前記空気抜き用配管に設けられ、前記貯湯タンクが満水になるまで開状態であり、前記貯湯タンクが満水になると閉状態に自動的に切り替わる空気抜き弁（１２）と、
排水指令を入力するための入力手段（１０）と、
前記排水指令が入力されると、前記排水弁を閉状態から開状態に制御する制御手段（７）と、を含むことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
時間を計時する計時手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記排水指令が与えられると、前記排水弁を閉状態から開状態に制御し、前記計時手段によって計時される前記排水弁が開状態である時間が、予め定める排水時間を経過すると、前記排水弁を開状態から閉状態に制御することを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】
前記貯湯タンク内と外方空間とを連通する逃がし配管（１６）と、
前記逃がし配管に設けられ、沸き上げ時の膨張水を外方空間に自動的に排出する逃がし弁（６）をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の給湯装置。
【請求項４】
前記逃がし配管は、前記貯湯タンクの下部から膨張水を排出することを特徴とする請求項３に記載の給湯装置。
【請求項５】
前記加熱手段は、
熱交換部を流れる水を高温高圧の冷媒と熱交換させて加熱するヒートポンプユニット（３２）と、
前記貯湯タンク内の水が前記熱交換部を通って前記貯湯タンク内に戻るように前記貯湯タンクと前記熱交換部とを連絡する循環流路（３５）と、を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の給湯装置。
【請求項１】
水を加熱する加熱手段（３，３２）と、
前記加熱手段によって加熱された温水を貯える貯湯タンク（２）と、
前記貯湯タンク内の前記温水を給湯使用側端末に供給するときに用いられる給湯配管（４）と、
前記貯湯タンク内に給水するときに用いられる給水配管（１）と、
前記貯湯タンク内の水を排水するときに用いられる排水管（１８）と、
前記排水管に設けられ、開閉状態が制御される排水弁（１３）と、
前記貯湯タンクの上部に接続され、前記貯湯タンク内と外方空間とを連通する空気抜き用配管（２１）と、
前記空気抜き用配管に設けられ、前記貯湯タンクが満水になるまで開状態であり、前記貯湯タンクが満水になると閉状態に自動的に切り替わる空気抜き弁（１２）と、
排水指令を入力するための入力手段（１０）と、
前記排水指令が入力されると、前記排水弁を閉状態から開状態に制御する制御手段（７）と、を含むことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
時間を計時する計時手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記排水指令が与えられると、前記排水弁を閉状態から開状態に制御し、前記計時手段によって計時される前記排水弁が開状態である時間が、予め定める排水時間を経過すると、前記排水弁を開状態から閉状態に制御することを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】
前記貯湯タンク内と外方空間とを連通する逃がし配管（１６）と、
前記逃がし配管に設けられ、沸き上げ時の膨張水を外方空間に自動的に排出する逃がし弁（６）をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の給湯装置。
【請求項４】
前記逃がし配管は、前記貯湯タンクの下部から膨張水を排出することを特徴とする請求項３に記載の給湯装置。
【請求項５】
前記加熱手段は、
熱交換部を流れる水を高温高圧の冷媒と熱交換させて加熱するヒートポンプユニット（３２）と、
前記貯湯タンク内の水が前記熱交換部を通って前記貯湯タンク内に戻るように前記貯湯タンクと前記熱交換部とを連絡する循環流路（３５）と、を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の給湯装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−７８１８９（Ｐ２０１０−７８１８９Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４４８４３（Ｐ２００８−２４４８４３）
【出願日】平成２０年９月２４日（２００８．９．２４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２４日（２００８．９．２４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
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