貯湯式給湯システム
【課題】貯湯式給湯システムにおいて、給湯水栓を開いたときに給湯管の中で冷水となった水が給湯水栓から出てこないようにする。
【解決手段】貯湯式給湯システム１は、貯湯タンク２と、貯湯タンク２の水を加熱する加熱源３と、貯湯タンク２と給湯水栓６０とを接続する給湯管６を備えている。給湯管６は、貯湯タンク２に接続された第１給湯管６ａと給湯水栓６０に接続された第２給湯管６ｂとが給湯混合弁６ｃを介して接続されて構成されている。第２給湯管６ｂには、それぞれ一端が貯湯タンク２に接続された第１循環配管７ａ及び第２循環配管７ｂのそれぞれの他端が接続されている。第１循環配管７ａ、第２給湯管６ｂ、第２循環配管７ｂ、及び貯湯タンク２で構成された循環経路７には循環ポンプ７ｃが設けられており、循環ポンプ７ｃが駆動されることにより、循環経路７中で冷えた水を貯湯タンク２の中の比較的温度が高い給水により暖めることができる。
【解決手段】貯湯式給湯システム１は、貯湯タンク２と、貯湯タンク２の水を加熱する加熱源３と、貯湯タンク２と給湯水栓６０とを接続する給湯管６を備えている。給湯管６は、貯湯タンク２に接続された第１給湯管６ａと給湯水栓６０に接続された第２給湯管６ｂとが給湯混合弁６ｃを介して接続されて構成されている。第２給湯管６ｂには、それぞれ一端が貯湯タンク２に接続された第１循環配管７ａ及び第２循環配管７ｂのそれぞれの他端が接続されている。第１循環配管７ａ、第２給湯管６ｂ、第２循環配管７ｂ、及び貯湯タンク２で構成された循環経路７には循環ポンプ７ｃが設けられており、循環ポンプ７ｃが駆動されることにより、循環経路７中で冷えた水を貯湯タンク２の中の比較的温度が高い給水により暖めることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱源により給水を加熱して得た湯を用いて温水を出湯する貯湯式給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、加熱源と加熱した湯を貯留する貯湯タンクとを備えた貯湯式給湯システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような貯湯式給湯システムを住宅等で使用する場合、例えば、加熱源及び貯湯タンクは屋外に配置され、貯湯タンクに給湯管を介して接続された給湯水栓は貯湯タンクから離れた室内に配設される。ここで、長時間温水が使用されていない場合には、次回の出湯時に、温水よりも先に、給湯管内部で放熱により水温が低下した水が出水され、ユーザが不快を感じることがある。すなわち、例えば、食器洗い作業等を行う場合、給湯管の水が冷たくなっていると、ユーザが温水を使用しようと給湯水栓を緩めても、給湯水栓からはユーザの想像する温度よりもかなり冷たい水が出てくる。
【０００３】
ところで、給湯管の給湯水栓の近くの部位と貯湯タンクとを接続する返送管を設けた貯湯式給湯システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。このような貯湯式給湯システムでは、給湯管内部の水温が低下したときに、循環ポンプを動作させて貯湯タンクの湯を給湯管を通して循環させることにより、長時間湯の使用がない場合でもすぐに湯を給湯水栓から出湯させることができる。
【０００４】
しかしながら、このように出湯に用いられる湯を給湯管及び返送管で循環させると、出湯に用いることができる貯湯タンク中の湯の量が少なくなってしまう。すなわち、湯を給湯管で循環させて貯湯タンクに戻すと、循環して貯湯タンクに戻るまでの間で湯の温度が下がることにより中温の温水の量が増加し、他方で貯湯タンクの湯の量は減少する。従って、再度十分な湯の量を確保するために加熱源で消費するエネルギーが多くなり、また、再度十分な湯の量を確保するまでに時間がかかる。また、特に、出湯する温水の温度が加熱源により加熱された湯の温度よりも低い中温であり、貯湯タンクの湯に給水等を混合して温水の温度調節を行って出湯するような構成において、温水を循環させる場合には、無駄が多くなる。すなわち、この場合、給湯水栓を開かずに温水を循環させる必要があり、湯に混合した給水の量と同量の温水を、温水が貯湯タンクに戻るまでの循環経路で排水しなければならない。そして、循環して貯湯タンクに戻る温水は、給水が混合されることにより温度が低くなるため、貯湯タンクの湯の量が減少してしまう。従って、このように湯を給湯管と返送管で循環させる構成は、単に給湯水栓を開いたときに給湯管の冷水が出てこないようにするための方策として用いるには最適とは限らない。
【特許文献１】特開２００６−５７８７１号公報
【特許文献１】特開２００６−１０１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、給湯水栓を開いたときに給湯管の中で冷水となった水が給湯水栓から出てくることがなく、快適に利用可能な貯湯式給湯システム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】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、上部に湯層を有し下部に給水層を有するように湯及び給水を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部に一端が接続された給水流出管と、前記給水流出管の他端に接続され前記給水層から流出された給水を加熱し湯とする加熱源と、前記加熱源から前記貯湯タンクの湯層に湯を供給するように配設された湯供給管と、前記貯湯タンクと給湯水栓途を接続する給湯管と、を備え、前記湯層の湯又は前記湯層の湯を含み前記給水よりも温度が高い温水を前記給湯管を通して前記給湯水栓から出湯可能な貯湯式給湯システムにおいて、一端が前記貯湯タンクに接続され、他端が前記給湯管に接続された第１循環配管と、一端が前記貯湯タンクに接続され、他端が前記給湯管の前記第１循環配管が接続された部位より前記給湯水栓側に近い部位に接続された第２循環配管と、前記貯湯タンクと、第１循環配管、第２循環配管及び給湯管とで構成される循環経路中に配置され、当該循環経路中の水を前記第１循環配管から給湯管、第２循環配管、貯湯タンクを順に経由するように循環させる循環ポンプと、をさらに備えたものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１循環配管及び第２循環配管の一端は、前記貯湯タンクのうち、通常時に前記湯層が位置する部位よりも下方に接続されており、それにより、前記循環ポンプの駆動時に、前記循環経路中の水の温度が前記湯層の湯の温度よりも低く前記給水の温度よりも高くなるように構成されているものである。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、前記貯湯タンクの内部には、前記第１循環配管と第２循環配管とを接続する熱交換器が設けられており、それにより、前記循環経路中の水が前記貯湯タンクに貯留されている湯又は給水と混合しないように構成されているものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、循環ポンプにより循環経路中の水が貯湯タンクを経由し循環するので、給湯管の中の水の温度が低くても、給湯管の中の水の温度を上げることができる。従って、給湯水栓を開いたときに給湯管の中で冷えた水が給湯水栓から出てこないようにすることができ、貯湯式給湯システムをより快適に利用することができる。給湯水栓からの出湯に用いる湯を用いずに給湯管の中の水の温度を上げることができるので、貯湯タンクの湯量をほとんど減少させず、貯湯式給湯システムの効率を維持したままで、給湯水栓から冷水が出てこないようにすることができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、給湯管の中の水の温度が低い場合に、給湯管の中の水の温度を第１循環配管が接続されている部位の貯湯タンク内の中温水の温度と同程度にし、給湯水栓を開いたときに給湯管の中で冷えた水が給湯水栓から出てこないようにすることができる。従って、ユーザが予期せず冷水に触れることがなくなり、貯湯式給湯システムをより快適に利用することができる。また、循環経路中を循環する水は、第２循環配管が接続された、貯湯タンク内で湯層と給水層との境界近傍より下方の水温が比較的低い部位に戻る。従って、第１循環配管、給湯管及び第２循環配管を経由した水の温度が比較的低い場合であっても、貯湯タンク内の湯量が減少せず、貯湯式給湯システムの効率を維持することができる。
【００１１】
請求項３の発明によれば、循環経路中の水が貯湯タンク内の湯や給水と混合しないので、循環経路中の水の循環が貯湯タンク内の成層構成に与える影響を小さくすることができ、より確実に貯湯タンク内の湯の量を維持することができる。貯湯タンクの内部において熱交換器が循環経路の一部として設けられているので、循環経路中の水温を効率良く暖め、冷水が給湯水栓から出ないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る貯湯式給湯システムについて図１を参照して説明する。貯湯式給湯システム１は、給水を貯留する貯湯タンク２を内蔵する給湯装置１００と、貯湯タンク２の水を加熱する加熱源３とを備えている。貯湯タンク２と加熱源３とは、給水流出管４ａ及び湯供給管４ｂを介して接続されている。貯湯タンク２には、給水流出管４ａ及び湯供給管４ｂの他、例えば上水道等に接続された給水管５ａや、住宅内部等に配設された給湯水栓６０に接続された給湯管６が接続されている。給湯装置１００や加熱源３の動作は、例えば住宅内に設けられユーザが操作可能なコントロールパネル（図示せず）等に接続されたマイコン等から成る制御部９により制御される。
【００１３】
貯湯タンク２は、例えば上下方向が長手方向となり上下部は略球面形に形成された密閉型の円筒タンクである。貯湯タンク２の内部は、温度が高い湯と、温度が湯よりも低く給水よりは高い温水と、給水とで満たされている。貯湯タンク２の内部では、上部に、主に湯を有する湯層２ａが成層され、その湯層２ａの下部に、主に温水を有する中温層２ｂが成層され、中温層２ｂの下部に、主に給水を有する給水層２ｃが成層されている。すなわち、中温層２ｂは、湯層２ａと給水層２ｃとの境界近傍部位に成層されている。貯湯タンク２の側壁には、貯湯タンク２の上部から下部にかけて、複数の温度センサ２ｈが設けられている。制御部９は、これらの温度センサ２ｈにより検出された温度に基づいて、貯湯タンク２の内部の湯、温水、及び給水の量を推定可能である。貯湯タンク２の下部には、加熱源３に接続された給水流出管４ａ及び給水管５ａが接続されている。給水流出管４ａは、その給水流出管４ａの途中で加熱源３に接続される管から排水口（図示せず）等に向け分岐され、途中に排水弁４ｄが設けられた排水管４ｃを有している。排水弁４ｄを開放することにより、貯湯タンク２の内部に貯湯された水を排水管４ｃを通して排水可能であるので、貯湯式給湯システム１のメンテナンス作業等を容易に行うことができる。給水管５ａには、給水の温度を測定する温度センサ５ｈ及び給水の流量を測定するフローメータ５ｉが設けられている。これにより、貯湯タンク２から湯が出湯されるに伴い貯湯タンク２に流入する給水の流量や温度を測定することができ、後述するように、例えば給水量が多いとき等に、制御部９により給水の加熱等の動作（湯沸かし動作）を自動的に実行させることができる。
【００１４】
加熱源３は、例えば二酸化炭素等の冷媒を用いたヒートポンプであり、大気中の熱を用いて、給水流出管４ａを介して貯湯タンク２の給水層２ｃから導入された水を加熱して湯とする。加熱源３は、加熱された湯を貯湯タンク２に送る内蔵ポンプ３ａを備えている。加熱源３で加熱された湯は、内蔵ポンプ３ａにより、湯供給管４ｂを経由し、貯湯タンク２に送られる。湯供給管４ｂは、貯湯タンク２の上部に接続されており、加熱源３から送られた湯は、貯湯タンク２内の湯層２ａに流入する。
【００１５】
給湯管６は、貯湯タンク２の上部に一端が接続された第１給湯管６ａと、給湯水栓６０に一端が接続された第２給湯管６ｂとを有している。第１給湯管６ａの他端と第２給湯管６ｂの他端とは、共に、給湯混合弁６ｃに接続されている。給湯混合弁６ｃには、第１給湯管６ａ及び第２給湯管６ｂに加えて、給水管５ａから分岐された給水混合管５ｂが接続されている。給湯混合弁６ｃは、例えば、制御部９による制御により設定温度を変更可能なミキシングバルブである。給湯混合弁６ｃは、第１給湯管６ａから第２給湯管６ｂに向けて流れる湯層２ａの湯に対し、設定温度に応じて給水混合管５ｂからの給水を混合させ、第２給湯管６ｂにその設定温度に近い温水を流すように構成されている。本実施形態において、第１給湯管６ａの長さは第２給湯管６ｂと比較し短く、給湯水栓６０からの出湯時に、湯層２ａの湯がすぐに給湯混合弁６ｃに流入するように構成されている。第２給湯管６ｂのうち給湯混合弁６ｃの近傍には、第２給湯管６ｂの内部の水が給湯混合弁６ｃに向け逆流することがないように、逆止弁６ｄが設けられている。また、給水混合管５ｂには、給湯混合弁６ｃから給水管５ａに向けて水が逆流しないように、逆止弁５ｊが設けられている。給湯水栓６０は、例えば住宅内に設けられた給湯コンセント１１０に取り付けられている。給湯コンセント１１０には、第２給湯管６ｂの中の温水の温度を測定するための温度センサ６ｈが設けられている。
【００１６】
次に、貯湯式給湯システム１の基本動作について説明する。給湯水栓６０が開かれると、給水圧によって、給水が給水管５ａを通って貯湯タンク２の給水層２ｃに流入すると共に、湯層２ａの湯が貯湯タンク２から第１給湯管６ａに流出する。第１給湯管６ａに流出した湯は、給湯混合弁６ｃにて給水混合管５ｂから供給される給水と混合され、制御部９により設定された設定温度の温水となる。温水は、第２給湯管６ｂを流れ、給湯水栓６０から出湯される。このとき、制御部９は、例えば、温度センサ６ｈにより実際に給湯水栓６０から出湯される温水の温度を測定し、その温度が所望の温度となるように、フィードバック制御により給湯混合弁６ｃの設定温度を調整する。すなわち、この貯湯式給湯システム１では、制御部９の制御により、給湯水栓６０から、湯層２ａの湯を含み給水よりも温度が高い所望の温度の温水を出湯することが可能である。給湯水栓６０からは、給湯混合弁６ｃにて給水を混合しないことにより、湯層２ａの湯を出湯することも可能である。
【００１７】
また、貯湯式給湯システム１は、例えば所定の深夜帯の時刻が到来した場合や、温度センサ２ｈやフローメータ５ｉ等の計測結果に基づき検知された貯湯タンク２内の湯の量が所定量より少なくなった場合には、制御部９の制御に基づき、湯沸かし動作を行う。湯沸かし動作は、加熱源３を動作させつつ、内蔵ポンプ３ａを駆動することにより行われる。すなわち、内蔵ポンプ３ａが駆動されると、給水層２ｃの給水が給水流出管４ａを経由して加熱源３に導入され、加熱源３で給水が湯とされると、その湯が湯供給管４ｂを経由し貯湯タンク２の湯層２ａに貯湯される。制御部９は、例えば所定の時刻が到来した場合に湯沸かし動作を行うことにより、長時間貯湯することにより湯の温度が僅かに低下しても、再びその温度を高くすることができる。また、制御部９は、例えば実際に貯湯されている湯量が、使用用途等を鑑みて通常確保するように予め設定された湯量の下限より少なくなった場合、湯沸かし動作を行うことにより湯量を増加させ、再び、次回の出湯に備えて十分な量の湯を確保した通常状態を維持することができる。
【００１８】
ここで、本実施形態において、第２給湯管６ｂの一部は、第２給湯管６ｂの内部の水を循環させる循環経路７に含まれている。図１において、循環経路７を、網掛け模様を付すことにより示す。循環経路７は、それぞれ一端が第２給湯管６ｂに接続され他端が貯湯タンク２に接続された第１循環配管７ａ及び第２循環配管７ｂ、貯湯タンク２、及び第２給湯管６ｂの一部によって、閉経路を成している。第１循環配管７ａの一端は、第２給湯管６ｂのうち、給湯混合弁６ｃの近傍部位に接続されている。また、第２循環配管７ｂの一端は、第２給湯管６ｂのうち、第１循環配管７ａが接続された部位より給湯水栓６０側に近い、給湯水栓６０の近傍部位に接続されている。第１循環配管７ａの他端は、貯湯タンク２のうち、給湯水栓６０から温水等が出湯されていない定常時において中温層２ｂが位置する部位よりも僅かに下方の部位に接続されている。第２循環配管７ｂの他端は、例えば、貯湯タンクのうち、第１循環配管７ａが接続された部位の下方に接続されている。第２給湯管６ｂのうち、給湯コンセント１１０が設けられており循環経路７の一部を成す部位には、循環経路７中の水を第１循環配管７ａから第２給湯管６ｂ、第２循環配管７ｂ、貯湯タンク２を順に経由するように循環させる循環ポンプ７ｃが設けられている。また、第２循環配管７ｂには、上記の循環ポンプ７ｃによる水の循環方向とは逆方向に水が流れないようにするための逆止弁７ｄが設けられている。
【００１９】
また、本実施形態において、貯湯タンク２の内部には、第１循環配管７ａと第２循環配管７ｂとを接続し、循環経路７の一部を構成する熱交換器７０が設けられている。熱交換器７０は、貯湯タンク２の内部の給水層２ｃのうち、給水管５ａから給水層２ｃに流入する給水よりも若干温度が高く、中温層２ｂの温水の温度に近い温度の給水中にさらされている。循環経路７中の水は、循環ポンプ７ｃの駆動時に、第２循環配管７ｂから貯湯タンク２の内部に流入するが、貯湯タンク２の内部では熱交換器７０を通過する。そして、その水は、貯湯タンク２に貯留されている湯や給水と混合されないまま、貯湯タンク２から第１循環配管７ａへ流出する。循環経路７中の水が熱交換器７０を通過しながら循環するに伴い、循環経路７中の水の温度は、次第に熱交換器７０が配置されている部位の給水の温度に等しくなる。
【００２０】
このような循環経路７が設けられていることにより、この貯湯式給湯システム１では、第２給湯管６ｂの中の水を、熱交換器７０が配置されている部位の給水の温度程度に暖めておくことが可能である（以下、即湯機能と呼ぶ）。即湯機能は、特に長時間給湯水栓６０から出湯を行わない場合等、第２給湯管６ｂの中の水が放熱により冷水になっている場合に特に有効である。即湯機能は、例えば、制御部９の制御に基づき、温度センサ６ｈにより測定された第２給湯管６ｂの内部の水温が所定の循環開始温度以下になったときに、循環ポンプ７ｃが駆動されることにより行われる。循環ポンプ７ｃが駆動されると、第２給湯管６ｂの内部の水が、第２循環配管７ｂ、熱交換器７０、第１循環配管７ａ、第２給湯管６ｂを順に経由するように循環する。制御部９は、循環ポンプ７ｃを駆動しているとき、循環ポンプ７ｃの駆動を開始してから循環経路７の内部の水温が上昇するのに十分な所定の時間が経過すると、循環ポンプ７ｃを停止させる。これにより、循環経路７の内部の水温、すなわち第２循環配管７ｂの内部の水温は、所定の循環開始温度以上であって、熱交換器７０が配置されている部位の比較的暖かい給水の温度程度に保たれる。なお、制御部９は、循環ポンプ７ｃを駆動しているとき、循環経路７の内部の水温が所定の循環停止温度になったときに、循環ポンプ７ｃを停止させるようにしてもよい。また、制御部９は、所定の時間間隔で、所定時間だけ、又は循環経路７中の水温が所定温度になるまで、循環ポンプ７ｃを駆動するようにしてもよい。また、制御部９は、所定の時刻が到来したときに、所定時間だけ、又は循環経路７中の水温が所定温度になるまで、循環ポンプ７ｃを駆動するようにしてもよい。
【００２１】
このように、本実施形態においては、即湯機能により、第２給湯管６ｂの中の水が暖められるので、給湯水栓６０を開いたときに第２給湯管６ｂの中で冷えた水が給湯水栓６０から出てこないようにすることができる。従って、ユーザが予期せず冷水に触れることがなくなり、貯湯式給湯システム１をより快適に利用することができる。また、上述したように、この即湯機能では、従来と異なり、給湯水栓６０からの出湯に用いる湯層２ａの湯を用いずに、第２給湯管６ｂの中の水の温度を上げることができる。従って、出湯する温水の温度が、例えば中温層２ｂの温水の温度に近い場合であっても、即湯機能を実行することによる貯湯タンク２の湯の量の減少がなく、即湯機能を行っても湯沸かし動作が必要ないので、加熱源３で消費されるエネルギーの量を少なくし、また、十分な量の湯をすぐに使用することができる。
【００２２】
また、循環経路７中を循環する水は、貯湯タンク２内で湯層２ａと給水層２ｃとの境界近傍部位である中温層２ｂより下方の、水温が比較的低い部位の熱交換器７０を経由する。従って、第１循環配管７ａ、第２給湯管６ｂ及び第２循環配管７ｂを経由した水の温度が比較的低い場合であっても、貯湯タンク２内の湯層２ａの湯量が減少しないようにすることができる。さらに、循環経路７中の水は、貯湯タンク２内に貯湯された湯や給水と混合しないので、循環経路７中の水の循環が貯湯タンク２内の成層構成に与える影響を小さくすることができ、より確実に貯湯タンク２内の湯の量を維持することができる。さらにまた、貯湯タンク２の内部において、熱交換器７０が循環経路７の一部として設けられているので、循環経路７中の水を効率良く暖めて即湯機能を実行することができる。
【００２３】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る貯湯式給湯システムを示す。以下において、上述の第１の実施形態に係る貯湯式給湯システム１と同様の構成要素には同一の符号を付し、上述の第１の実施形態と相違する部分についてのみ説明する。第２の実施形態において、貯湯式給湯システム２１は、循環経路２７を有する給湯装置１２０を給湯装置１００に替えて用いている点で、上述の貯湯式給湯システム１と異なる。循環経路２７は、熱交換器７０を含まず、循環ポンプ７ｃが第１循環配管７ａに配置されているものである。なお、図示した貯湯式給湯システム２１では、循環経路２７中に温度センサ６ｈが設けられておらず、また、上記のような給湯コンセント１１０を有していないが、貯湯式給湯システム２１は、このような構成に限られるものではない。
【００２４】
第２の実施形態において、第１循環配管７ａ及び第２循環配管７ｂは、それぞれ、貯湯タンク２の内部に、水の流出入可能に接続されている。この循環経路２７において、逆止弁７ｄは、第１循環配管７ａと第２循環配管７ｂとにそれぞれ設けられている。第１循環配管７ａには、開閉弁７ｅが配置されている。開閉弁７ｅは、制御部９の制御により、即湯機能実行時のみに開状態とされ、その他の場合には閉状態とされる。循環ポンプ７ｃは、制御部９の制御により即湯機能実行時に駆動され、第１循環配管７ａ、第２給湯管６ｂ、第２循環配管７ｂ、及び貯湯タンク２で構成される循環経路２７中の水を循環させる。
【００２５】
即湯機能の実行時に、開閉弁７ｅが開状態にされ、循環ポンプ７ｃが駆動されると、第１循環配管７ａには、貯湯タンク２の中温層２ｂの下方の、給水管５ａの給水よりも比較的温度が高い給水が流れ込む。温度が高い給水が第１循環配管７ａから第２給湯管６ｂを経由し第２循環配管７ｂへと流れるにつれ、即湯機能実行前に第２給湯管６ｂの内部にあった水は、第２循環配管７ｂを経由して貯湯タンク２の第１循環配管７ａが接続されている部位よりも下方の比較的温度が低い給水中に流出する。
【００２６】
このように、循環ポンプ７ｃが駆動され即湯機能が実行されることにより、上述の第１の実施形態と同様に、給湯水栓６０を開いたときに、先ず、第２給湯管６ｂの中に即湯機能により導入された暖かい給水が給湯水栓６０から出てくるようにすることができる。従って、長時間出湯を行わなかったときであっても、ユーザが予期せずに第２給湯管６ｂの中の冷水に触れることがなくなり、貯湯式給湯システム２１を快適に利用することができる。また、即湯機能の実行前に循環経路２７の内部にあった温度が低い水は、貯湯タンク２の内部で比較的水温が低い部位に流入するので、貯湯タンク２の内部の湯の量が減少することがなくなる。
【００２７】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る貯湯式給湯システムを示す。第３の実施形態において、貯湯式給湯システム４１の給湯装置１４０は、湯層２ａの湯をそのまま出湯する高温給湯水栓６１を有しており、さらに、その高温給湯水栓６１について、上述の即湯機能とは別の高温即湯機能を実行可能に構成されている点が第１の実施形態の貯湯式給湯システム１とは異なる。
【００２８】
第３の実施形態において、給湯装置１４０は、第１の実施形態の給湯装置１００の第１給湯管６ａよりも長い第１給湯管４６ａを有している。高温給湯水栓６１は、第１給湯管４６ａの給湯混合弁６ｃに接続される経路から分岐された経路に接続されている。そして、第１給湯管４６ａの高温給湯水栓６１の近傍部位には、一端が貯湯タンク２の中温層２ｂが位置する部位の近傍部位に接続された高温循環配管４７ａの他端が接続されている。高温循環配管４７ａには、開閉弁４７ｂと、高温循環ポンプ４７ｃと、逆止弁４７ｄと、温度センサ４７ｈが設けられている。
【００２９】
高温即湯機能は、制御部９の制御に基づき、例えば所定時刻が到来したときに実行される。高温即湯機能の実行は、開閉弁４７ｂを開状態とし、高温循環ポンプ４７ｃを駆動させて行われる。高温即湯機能が実行されると、高温循環ポンプ４７ｃにより、第１給湯管４６ａ内の水が、第１高温循環配管４７ａを経由して貯湯タンク２の中温層２ｂに流入し、それに伴い、第１給湯管４６ａに湯層２ａの湯が流入する。これにより、第１給湯管４６ａ内の水が冷えていても、高温即湯機能により第１給湯管４６ａの水を湯層２ａの湯で置換することができ、その後、高温給湯水栓６１から出湯する際に、すぐに湯が高温給湯水栓６１から出てくるようにすることができる。
【００３０】
第３の実施形態においては、第１給湯管４６ａの長さが上述の第１の実施形態の給湯装置１００の第１給湯管６ａなどと比較して長い場合であって、第１給湯管４６ａ内の水が冷えている場合であっても、その水を湯で置換することができる。従って、高温即湯機能及び循環経路７の即湯機能を共に実行することにより、給湯水栓６０から温水を出湯するときに、上述の第１の実施形態と同様に冷水が給湯水栓６０から出てくることを防止する効果が得られ、且つ、速やかに所望の温度の温水を出湯させることができる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、加熱源は、ヒートポンプ式のものに限られず、電熱ヒータを発熱させたり、石油、ガス等を燃焼させることにより、水を湯にするように構成されているものであってもよい。また、循環経路の一部として、熱交換器７０を設けるのに替えて、内部と外部との間で熱を伝導するような金属製配管等を、貯湯タンク２の内部で第１循環配管７ａと第２循環配管７ｂとを接続するように設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る貯湯式給湯システムの構成図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る貯湯式給湯システムの構成図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る貯湯式給湯システムの構成図。
【符号の説明】
【００３３】
１，２１，４１ 貯湯式給湯システム
２ 貯湯タンク
７，２７ 循環経路
２ａ 湯層
２ｃ 給水層
３ 加熱源
４ａ 給水流出管
４ｂ 湯供給管
４ｃ 排水管
４ｄ 排水弁
６ 給湯管
７ 循環経路
７ａ 第１循環配管
７ｂ 第２循環配管
７ｃ 循環ポンプ
６０ 給湯水栓
７０ 熱交換器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱源により給水を加熱して得た湯を用いて温水を出湯する貯湯式給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、加熱源と加熱した湯を貯留する貯湯タンクとを備えた貯湯式給湯システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような貯湯式給湯システムを住宅等で使用する場合、例えば、加熱源及び貯湯タンクは屋外に配置され、貯湯タンクに給湯管を介して接続された給湯水栓は貯湯タンクから離れた室内に配設される。ここで、長時間温水が使用されていない場合には、次回の出湯時に、温水よりも先に、給湯管内部で放熱により水温が低下した水が出水され、ユーザが不快を感じることがある。すなわち、例えば、食器洗い作業等を行う場合、給湯管の水が冷たくなっていると、ユーザが温水を使用しようと給湯水栓を緩めても、給湯水栓からはユーザの想像する温度よりもかなり冷たい水が出てくる。
【０００３】
ところで、給湯管の給湯水栓の近くの部位と貯湯タンクとを接続する返送管を設けた貯湯式給湯システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。このような貯湯式給湯システムでは、給湯管内部の水温が低下したときに、循環ポンプを動作させて貯湯タンクの湯を給湯管を通して循環させることにより、長時間湯の使用がない場合でもすぐに湯を給湯水栓から出湯させることができる。
【０００４】
しかしながら、このように出湯に用いられる湯を給湯管及び返送管で循環させると、出湯に用いることができる貯湯タンク中の湯の量が少なくなってしまう。すなわち、湯を給湯管で循環させて貯湯タンクに戻すと、循環して貯湯タンクに戻るまでの間で湯の温度が下がることにより中温の温水の量が増加し、他方で貯湯タンクの湯の量は減少する。従って、再度十分な湯の量を確保するために加熱源で消費するエネルギーが多くなり、また、再度十分な湯の量を確保するまでに時間がかかる。また、特に、出湯する温水の温度が加熱源により加熱された湯の温度よりも低い中温であり、貯湯タンクの湯に給水等を混合して温水の温度調節を行って出湯するような構成において、温水を循環させる場合には、無駄が多くなる。すなわち、この場合、給湯水栓を開かずに温水を循環させる必要があり、湯に混合した給水の量と同量の温水を、温水が貯湯タンクに戻るまでの循環経路で排水しなければならない。そして、循環して貯湯タンクに戻る温水は、給水が混合されることにより温度が低くなるため、貯湯タンクの湯の量が減少してしまう。従って、このように湯を給湯管と返送管で循環させる構成は、単に給湯水栓を開いたときに給湯管の冷水が出てこないようにするための方策として用いるには最適とは限らない。
【特許文献１】特開２００６−５７８７１号公報
【特許文献１】特開２００６−１０１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、給湯水栓を開いたときに給湯管の中で冷水となった水が給湯水栓から出てくることがなく、快適に利用可能な貯湯式給湯システム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】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、上部に湯層を有し下部に給水層を有するように湯及び給水を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部に一端が接続された給水流出管と、前記給水流出管の他端に接続され前記給水層から流出された給水を加熱し湯とする加熱源と、前記加熱源から前記貯湯タンクの湯層に湯を供給するように配設された湯供給管と、前記貯湯タンクと給湯水栓途を接続する給湯管と、を備え、前記湯層の湯又は前記湯層の湯を含み前記給水よりも温度が高い温水を前記給湯管を通して前記給湯水栓から出湯可能な貯湯式給湯システムにおいて、一端が前記貯湯タンクに接続され、他端が前記給湯管に接続された第１循環配管と、一端が前記貯湯タンクに接続され、他端が前記給湯管の前記第１循環配管が接続された部位より前記給湯水栓側に近い部位に接続された第２循環配管と、前記貯湯タンクと、第１循環配管、第２循環配管及び給湯管とで構成される循環経路中に配置され、当該循環経路中の水を前記第１循環配管から給湯管、第２循環配管、貯湯タンクを順に経由するように循環させる循環ポンプと、をさらに備えたものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１循環配管及び第２循環配管の一端は、前記貯湯タンクのうち、通常時に前記湯層が位置する部位よりも下方に接続されており、それにより、前記循環ポンプの駆動時に、前記循環経路中の水の温度が前記湯層の湯の温度よりも低く前記給水の温度よりも高くなるように構成されているものである。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、前記貯湯タンクの内部には、前記第１循環配管と第２循環配管とを接続する熱交換器が設けられており、それにより、前記循環経路中の水が前記貯湯タンクに貯留されている湯又は給水と混合しないように構成されているものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、循環ポンプにより循環経路中の水が貯湯タンクを経由し循環するので、給湯管の中の水の温度が低くても、給湯管の中の水の温度を上げることができる。従って、給湯水栓を開いたときに給湯管の中で冷えた水が給湯水栓から出てこないようにすることができ、貯湯式給湯システムをより快適に利用することができる。給湯水栓からの出湯に用いる湯を用いずに給湯管の中の水の温度を上げることができるので、貯湯タンクの湯量をほとんど減少させず、貯湯式給湯システムの効率を維持したままで、給湯水栓から冷水が出てこないようにすることができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、給湯管の中の水の温度が低い場合に、給湯管の中の水の温度を第１循環配管が接続されている部位の貯湯タンク内の中温水の温度と同程度にし、給湯水栓を開いたときに給湯管の中で冷えた水が給湯水栓から出てこないようにすることができる。従って、ユーザが予期せず冷水に触れることがなくなり、貯湯式給湯システムをより快適に利用することができる。また、循環経路中を循環する水は、第２循環配管が接続された、貯湯タンク内で湯層と給水層との境界近傍より下方の水温が比較的低い部位に戻る。従って、第１循環配管、給湯管及び第２循環配管を経由した水の温度が比較的低い場合であっても、貯湯タンク内の湯量が減少せず、貯湯式給湯システムの効率を維持することができる。
【００１１】
請求項３の発明によれば、循環経路中の水が貯湯タンク内の湯や給水と混合しないので、循環経路中の水の循環が貯湯タンク内の成層構成に与える影響を小さくすることができ、より確実に貯湯タンク内の湯の量を維持することができる。貯湯タンクの内部において熱交換器が循環経路の一部として設けられているので、循環経路中の水温を効率良く暖め、冷水が給湯水栓から出ないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る貯湯式給湯システムについて図１を参照して説明する。貯湯式給湯システム１は、給水を貯留する貯湯タンク２を内蔵する給湯装置１００と、貯湯タンク２の水を加熱する加熱源３とを備えている。貯湯タンク２と加熱源３とは、給水流出管４ａ及び湯供給管４ｂを介して接続されている。貯湯タンク２には、給水流出管４ａ及び湯供給管４ｂの他、例えば上水道等に接続された給水管５ａや、住宅内部等に配設された給湯水栓６０に接続された給湯管６が接続されている。給湯装置１００や加熱源３の動作は、例えば住宅内に設けられユーザが操作可能なコントロールパネル（図示せず）等に接続されたマイコン等から成る制御部９により制御される。
【００１３】
貯湯タンク２は、例えば上下方向が長手方向となり上下部は略球面形に形成された密閉型の円筒タンクである。貯湯タンク２の内部は、温度が高い湯と、温度が湯よりも低く給水よりは高い温水と、給水とで満たされている。貯湯タンク２の内部では、上部に、主に湯を有する湯層２ａが成層され、その湯層２ａの下部に、主に温水を有する中温層２ｂが成層され、中温層２ｂの下部に、主に給水を有する給水層２ｃが成層されている。すなわち、中温層２ｂは、湯層２ａと給水層２ｃとの境界近傍部位に成層されている。貯湯タンク２の側壁には、貯湯タンク２の上部から下部にかけて、複数の温度センサ２ｈが設けられている。制御部９は、これらの温度センサ２ｈにより検出された温度に基づいて、貯湯タンク２の内部の湯、温水、及び給水の量を推定可能である。貯湯タンク２の下部には、加熱源３に接続された給水流出管４ａ及び給水管５ａが接続されている。給水流出管４ａは、その給水流出管４ａの途中で加熱源３に接続される管から排水口（図示せず）等に向け分岐され、途中に排水弁４ｄが設けられた排水管４ｃを有している。排水弁４ｄを開放することにより、貯湯タンク２の内部に貯湯された水を排水管４ｃを通して排水可能であるので、貯湯式給湯システム１のメンテナンス作業等を容易に行うことができる。給水管５ａには、給水の温度を測定する温度センサ５ｈ及び給水の流量を測定するフローメータ５ｉが設けられている。これにより、貯湯タンク２から湯が出湯されるに伴い貯湯タンク２に流入する給水の流量や温度を測定することができ、後述するように、例えば給水量が多いとき等に、制御部９により給水の加熱等の動作（湯沸かし動作）を自動的に実行させることができる。
【００１４】
加熱源３は、例えば二酸化炭素等の冷媒を用いたヒートポンプであり、大気中の熱を用いて、給水流出管４ａを介して貯湯タンク２の給水層２ｃから導入された水を加熱して湯とする。加熱源３は、加熱された湯を貯湯タンク２に送る内蔵ポンプ３ａを備えている。加熱源３で加熱された湯は、内蔵ポンプ３ａにより、湯供給管４ｂを経由し、貯湯タンク２に送られる。湯供給管４ｂは、貯湯タンク２の上部に接続されており、加熱源３から送られた湯は、貯湯タンク２内の湯層２ａに流入する。
【００１５】
給湯管６は、貯湯タンク２の上部に一端が接続された第１給湯管６ａと、給湯水栓６０に一端が接続された第２給湯管６ｂとを有している。第１給湯管６ａの他端と第２給湯管６ｂの他端とは、共に、給湯混合弁６ｃに接続されている。給湯混合弁６ｃには、第１給湯管６ａ及び第２給湯管６ｂに加えて、給水管５ａから分岐された給水混合管５ｂが接続されている。給湯混合弁６ｃは、例えば、制御部９による制御により設定温度を変更可能なミキシングバルブである。給湯混合弁６ｃは、第１給湯管６ａから第２給湯管６ｂに向けて流れる湯層２ａの湯に対し、設定温度に応じて給水混合管５ｂからの給水を混合させ、第２給湯管６ｂにその設定温度に近い温水を流すように構成されている。本実施形態において、第１給湯管６ａの長さは第２給湯管６ｂと比較し短く、給湯水栓６０からの出湯時に、湯層２ａの湯がすぐに給湯混合弁６ｃに流入するように構成されている。第２給湯管６ｂのうち給湯混合弁６ｃの近傍には、第２給湯管６ｂの内部の水が給湯混合弁６ｃに向け逆流することがないように、逆止弁６ｄが設けられている。また、給水混合管５ｂには、給湯混合弁６ｃから給水管５ａに向けて水が逆流しないように、逆止弁５ｊが設けられている。給湯水栓６０は、例えば住宅内に設けられた給湯コンセント１１０に取り付けられている。給湯コンセント１１０には、第２給湯管６ｂの中の温水の温度を測定するための温度センサ６ｈが設けられている。
【００１６】
次に、貯湯式給湯システム１の基本動作について説明する。給湯水栓６０が開かれると、給水圧によって、給水が給水管５ａを通って貯湯タンク２の給水層２ｃに流入すると共に、湯層２ａの湯が貯湯タンク２から第１給湯管６ａに流出する。第１給湯管６ａに流出した湯は、給湯混合弁６ｃにて給水混合管５ｂから供給される給水と混合され、制御部９により設定された設定温度の温水となる。温水は、第２給湯管６ｂを流れ、給湯水栓６０から出湯される。このとき、制御部９は、例えば、温度センサ６ｈにより実際に給湯水栓６０から出湯される温水の温度を測定し、その温度が所望の温度となるように、フィードバック制御により給湯混合弁６ｃの設定温度を調整する。すなわち、この貯湯式給湯システム１では、制御部９の制御により、給湯水栓６０から、湯層２ａの湯を含み給水よりも温度が高い所望の温度の温水を出湯することが可能である。給湯水栓６０からは、給湯混合弁６ｃにて給水を混合しないことにより、湯層２ａの湯を出湯することも可能である。
【００１７】
また、貯湯式給湯システム１は、例えば所定の深夜帯の時刻が到来した場合や、温度センサ２ｈやフローメータ５ｉ等の計測結果に基づき検知された貯湯タンク２内の湯の量が所定量より少なくなった場合には、制御部９の制御に基づき、湯沸かし動作を行う。湯沸かし動作は、加熱源３を動作させつつ、内蔵ポンプ３ａを駆動することにより行われる。すなわち、内蔵ポンプ３ａが駆動されると、給水層２ｃの給水が給水流出管４ａを経由して加熱源３に導入され、加熱源３で給水が湯とされると、その湯が湯供給管４ｂを経由し貯湯タンク２の湯層２ａに貯湯される。制御部９は、例えば所定の時刻が到来した場合に湯沸かし動作を行うことにより、長時間貯湯することにより湯の温度が僅かに低下しても、再びその温度を高くすることができる。また、制御部９は、例えば実際に貯湯されている湯量が、使用用途等を鑑みて通常確保するように予め設定された湯量の下限より少なくなった場合、湯沸かし動作を行うことにより湯量を増加させ、再び、次回の出湯に備えて十分な量の湯を確保した通常状態を維持することができる。
【００１８】
ここで、本実施形態において、第２給湯管６ｂの一部は、第２給湯管６ｂの内部の水を循環させる循環経路７に含まれている。図１において、循環経路７を、網掛け模様を付すことにより示す。循環経路７は、それぞれ一端が第２給湯管６ｂに接続され他端が貯湯タンク２に接続された第１循環配管７ａ及び第２循環配管７ｂ、貯湯タンク２、及び第２給湯管６ｂの一部によって、閉経路を成している。第１循環配管７ａの一端は、第２給湯管６ｂのうち、給湯混合弁６ｃの近傍部位に接続されている。また、第２循環配管７ｂの一端は、第２給湯管６ｂのうち、第１循環配管７ａが接続された部位より給湯水栓６０側に近い、給湯水栓６０の近傍部位に接続されている。第１循環配管７ａの他端は、貯湯タンク２のうち、給湯水栓６０から温水等が出湯されていない定常時において中温層２ｂが位置する部位よりも僅かに下方の部位に接続されている。第２循環配管７ｂの他端は、例えば、貯湯タンクのうち、第１循環配管７ａが接続された部位の下方に接続されている。第２給湯管６ｂのうち、給湯コンセント１１０が設けられており循環経路７の一部を成す部位には、循環経路７中の水を第１循環配管７ａから第２給湯管６ｂ、第２循環配管７ｂ、貯湯タンク２を順に経由するように循環させる循環ポンプ７ｃが設けられている。また、第２循環配管７ｂには、上記の循環ポンプ７ｃによる水の循環方向とは逆方向に水が流れないようにするための逆止弁７ｄが設けられている。
【００１９】
また、本実施形態において、貯湯タンク２の内部には、第１循環配管７ａと第２循環配管７ｂとを接続し、循環経路７の一部を構成する熱交換器７０が設けられている。熱交換器７０は、貯湯タンク２の内部の給水層２ｃのうち、給水管５ａから給水層２ｃに流入する給水よりも若干温度が高く、中温層２ｂの温水の温度に近い温度の給水中にさらされている。循環経路７中の水は、循環ポンプ７ｃの駆動時に、第２循環配管７ｂから貯湯タンク２の内部に流入するが、貯湯タンク２の内部では熱交換器７０を通過する。そして、その水は、貯湯タンク２に貯留されている湯や給水と混合されないまま、貯湯タンク２から第１循環配管７ａへ流出する。循環経路７中の水が熱交換器７０を通過しながら循環するに伴い、循環経路７中の水の温度は、次第に熱交換器７０が配置されている部位の給水の温度に等しくなる。
【００２０】
このような循環経路７が設けられていることにより、この貯湯式給湯システム１では、第２給湯管６ｂの中の水を、熱交換器７０が配置されている部位の給水の温度程度に暖めておくことが可能である（以下、即湯機能と呼ぶ）。即湯機能は、特に長時間給湯水栓６０から出湯を行わない場合等、第２給湯管６ｂの中の水が放熱により冷水になっている場合に特に有効である。即湯機能は、例えば、制御部９の制御に基づき、温度センサ６ｈにより測定された第２給湯管６ｂの内部の水温が所定の循環開始温度以下になったときに、循環ポンプ７ｃが駆動されることにより行われる。循環ポンプ７ｃが駆動されると、第２給湯管６ｂの内部の水が、第２循環配管７ｂ、熱交換器７０、第１循環配管７ａ、第２給湯管６ｂを順に経由するように循環する。制御部９は、循環ポンプ７ｃを駆動しているとき、循環ポンプ７ｃの駆動を開始してから循環経路７の内部の水温が上昇するのに十分な所定の時間が経過すると、循環ポンプ７ｃを停止させる。これにより、循環経路７の内部の水温、すなわち第２循環配管７ｂの内部の水温は、所定の循環開始温度以上であって、熱交換器７０が配置されている部位の比較的暖かい給水の温度程度に保たれる。なお、制御部９は、循環ポンプ７ｃを駆動しているとき、循環経路７の内部の水温が所定の循環停止温度になったときに、循環ポンプ７ｃを停止させるようにしてもよい。また、制御部９は、所定の時間間隔で、所定時間だけ、又は循環経路７中の水温が所定温度になるまで、循環ポンプ７ｃを駆動するようにしてもよい。また、制御部９は、所定の時刻が到来したときに、所定時間だけ、又は循環経路７中の水温が所定温度になるまで、循環ポンプ７ｃを駆動するようにしてもよい。
【００２１】
このように、本実施形態においては、即湯機能により、第２給湯管６ｂの中の水が暖められるので、給湯水栓６０を開いたときに第２給湯管６ｂの中で冷えた水が給湯水栓６０から出てこないようにすることができる。従って、ユーザが予期せず冷水に触れることがなくなり、貯湯式給湯システム１をより快適に利用することができる。また、上述したように、この即湯機能では、従来と異なり、給湯水栓６０からの出湯に用いる湯層２ａの湯を用いずに、第２給湯管６ｂの中の水の温度を上げることができる。従って、出湯する温水の温度が、例えば中温層２ｂの温水の温度に近い場合であっても、即湯機能を実行することによる貯湯タンク２の湯の量の減少がなく、即湯機能を行っても湯沸かし動作が必要ないので、加熱源３で消費されるエネルギーの量を少なくし、また、十分な量の湯をすぐに使用することができる。
【００２２】
また、循環経路７中を循環する水は、貯湯タンク２内で湯層２ａと給水層２ｃとの境界近傍部位である中温層２ｂより下方の、水温が比較的低い部位の熱交換器７０を経由する。従って、第１循環配管７ａ、第２給湯管６ｂ及び第２循環配管７ｂを経由した水の温度が比較的低い場合であっても、貯湯タンク２内の湯層２ａの湯量が減少しないようにすることができる。さらに、循環経路７中の水は、貯湯タンク２内に貯湯された湯や給水と混合しないので、循環経路７中の水の循環が貯湯タンク２内の成層構成に与える影響を小さくすることができ、より確実に貯湯タンク２内の湯の量を維持することができる。さらにまた、貯湯タンク２の内部において、熱交換器７０が循環経路７の一部として設けられているので、循環経路７中の水を効率良く暖めて即湯機能を実行することができる。
【００２３】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る貯湯式給湯システムを示す。以下において、上述の第１の実施形態に係る貯湯式給湯システム１と同様の構成要素には同一の符号を付し、上述の第１の実施形態と相違する部分についてのみ説明する。第２の実施形態において、貯湯式給湯システム２１は、循環経路２７を有する給湯装置１２０を給湯装置１００に替えて用いている点で、上述の貯湯式給湯システム１と異なる。循環経路２７は、熱交換器７０を含まず、循環ポンプ７ｃが第１循環配管７ａに配置されているものである。なお、図示した貯湯式給湯システム２１では、循環経路２７中に温度センサ６ｈが設けられておらず、また、上記のような給湯コンセント１１０を有していないが、貯湯式給湯システム２１は、このような構成に限られるものではない。
【００２４】
第２の実施形態において、第１循環配管７ａ及び第２循環配管７ｂは、それぞれ、貯湯タンク２の内部に、水の流出入可能に接続されている。この循環経路２７において、逆止弁７ｄは、第１循環配管７ａと第２循環配管７ｂとにそれぞれ設けられている。第１循環配管７ａには、開閉弁７ｅが配置されている。開閉弁７ｅは、制御部９の制御により、即湯機能実行時のみに開状態とされ、その他の場合には閉状態とされる。循環ポンプ７ｃは、制御部９の制御により即湯機能実行時に駆動され、第１循環配管７ａ、第２給湯管６ｂ、第２循環配管７ｂ、及び貯湯タンク２で構成される循環経路２７中の水を循環させる。
【００２５】
即湯機能の実行時に、開閉弁７ｅが開状態にされ、循環ポンプ７ｃが駆動されると、第１循環配管７ａには、貯湯タンク２の中温層２ｂの下方の、給水管５ａの給水よりも比較的温度が高い給水が流れ込む。温度が高い給水が第１循環配管７ａから第２給湯管６ｂを経由し第２循環配管７ｂへと流れるにつれ、即湯機能実行前に第２給湯管６ｂの内部にあった水は、第２循環配管７ｂを経由して貯湯タンク２の第１循環配管７ａが接続されている部位よりも下方の比較的温度が低い給水中に流出する。
【００２６】
このように、循環ポンプ７ｃが駆動され即湯機能が実行されることにより、上述の第１の実施形態と同様に、給湯水栓６０を開いたときに、先ず、第２給湯管６ｂの中に即湯機能により導入された暖かい給水が給湯水栓６０から出てくるようにすることができる。従って、長時間出湯を行わなかったときであっても、ユーザが予期せずに第２給湯管６ｂの中の冷水に触れることがなくなり、貯湯式給湯システム２１を快適に利用することができる。また、即湯機能の実行前に循環経路２７の内部にあった温度が低い水は、貯湯タンク２の内部で比較的水温が低い部位に流入するので、貯湯タンク２の内部の湯の量が減少することがなくなる。
【００２７】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る貯湯式給湯システムを示す。第３の実施形態において、貯湯式給湯システム４１の給湯装置１４０は、湯層２ａの湯をそのまま出湯する高温給湯水栓６１を有しており、さらに、その高温給湯水栓６１について、上述の即湯機能とは別の高温即湯機能を実行可能に構成されている点が第１の実施形態の貯湯式給湯システム１とは異なる。
【００２８】
第３の実施形態において、給湯装置１４０は、第１の実施形態の給湯装置１００の第１給湯管６ａよりも長い第１給湯管４６ａを有している。高温給湯水栓６１は、第１給湯管４６ａの給湯混合弁６ｃに接続される経路から分岐された経路に接続されている。そして、第１給湯管４６ａの高温給湯水栓６１の近傍部位には、一端が貯湯タンク２の中温層２ｂが位置する部位の近傍部位に接続された高温循環配管４７ａの他端が接続されている。高温循環配管４７ａには、開閉弁４７ｂと、高温循環ポンプ４７ｃと、逆止弁４７ｄと、温度センサ４７ｈが設けられている。
【００２９】
高温即湯機能は、制御部９の制御に基づき、例えば所定時刻が到来したときに実行される。高温即湯機能の実行は、開閉弁４７ｂを開状態とし、高温循環ポンプ４７ｃを駆動させて行われる。高温即湯機能が実行されると、高温循環ポンプ４７ｃにより、第１給湯管４６ａ内の水が、第１高温循環配管４７ａを経由して貯湯タンク２の中温層２ｂに流入し、それに伴い、第１給湯管４６ａに湯層２ａの湯が流入する。これにより、第１給湯管４６ａ内の水が冷えていても、高温即湯機能により第１給湯管４６ａの水を湯層２ａの湯で置換することができ、その後、高温給湯水栓６１から出湯する際に、すぐに湯が高温給湯水栓６１から出てくるようにすることができる。
【００３０】
第３の実施形態においては、第１給湯管４６ａの長さが上述の第１の実施形態の給湯装置１００の第１給湯管６ａなどと比較して長い場合であって、第１給湯管４６ａ内の水が冷えている場合であっても、その水を湯で置換することができる。従って、高温即湯機能及び循環経路７の即湯機能を共に実行することにより、給湯水栓６０から温水を出湯するときに、上述の第１の実施形態と同様に冷水が給湯水栓６０から出てくることを防止する効果が得られ、且つ、速やかに所望の温度の温水を出湯させることができる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、加熱源は、ヒートポンプ式のものに限られず、電熱ヒータを発熱させたり、石油、ガス等を燃焼させることにより、水を湯にするように構成されているものであってもよい。また、循環経路の一部として、熱交換器７０を設けるのに替えて、内部と外部との間で熱を伝導するような金属製配管等を、貯湯タンク２の内部で第１循環配管７ａと第２循環配管７ｂとを接続するように設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る貯湯式給湯システムの構成図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る貯湯式給湯システムの構成図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る貯湯式給湯システムの構成図。
【符号の説明】
【００３３】
１，２１，４１ 貯湯式給湯システム
２ 貯湯タンク
７，２７ 循環経路
２ａ 湯層
２ｃ 給水層
３ 加熱源
４ａ 給水流出管
４ｂ 湯供給管
４ｃ 排水管
４ｄ 排水弁
６ 給湯管
７ 循環経路
７ａ 第１循環配管
７ｂ 第２循環配管
７ｃ 循環ポンプ
６０ 給湯水栓
７０ 熱交換器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に湯層を有し下部に給水層を有するように湯及び給水を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部に一端が接続された給水流出管と、前記給水流出管の他端に接続され前記給水層から流出された給水を加熱し湯とする加熱源と、前記加熱源から前記貯湯タンクの湯層に湯を供給するように配設された湯供給管と、前記貯湯タンクと給湯水栓途を接続する給湯管と、を備え、前記湯層の湯又は前記湯層の湯を含み前記給水よりも温度が高い温水を前記給湯管を通して前記給湯水栓から出湯可能な貯湯式給湯システムにおいて、
一端が前記貯湯タンクに接続され、他端が前記給湯管に接続された第１循環配管と、
一端が前記貯湯タンクに接続され、他端が前記給湯管の前記第１循環配管が接続された部位より前記給湯水栓側に近い部位に接続された第２循環配管と、
前記貯湯タンクと、第１循環配管、第２循環配管及び給湯管とで構成される循環経路中に配置され、当該循環経路中の水を前記第１循環配管から給湯管、第２循環配管、貯湯タンクを順に経由するように循環させる循環ポンプと、をさらに備えたことを特徴とする貯湯式給湯システム。
【請求項２】
前記第１循環配管及び第２循環配管の一端は、前記貯湯タンクのうち、通常時に前記湯層が位置する部位よりも下方に接続されており、それにより、前記循環ポンプの駆動時に、前記循環経路中の水の温度が前記湯層の湯の温度よりも低く前記給水の温度よりも高くなるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯システム。
【請求項３】
前記貯湯タンクの内部には、前記第１循環配管と第２循環配管とを接続する熱交換器が設けられており、それにより、前記循環経路中の水が前記貯湯タンクに貯留されている湯又は給水と混合しないように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の貯湯式給湯システム。
【請求項１】
上部に湯層を有し下部に給水層を有するように湯及び給水を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部に一端が接続された給水流出管と、前記給水流出管の他端に接続され前記給水層から流出された給水を加熱し湯とする加熱源と、前記加熱源から前記貯湯タンクの湯層に湯を供給するように配設された湯供給管と、前記貯湯タンクと給湯水栓途を接続する給湯管と、を備え、前記湯層の湯又は前記湯層の湯を含み前記給水よりも温度が高い温水を前記給湯管を通して前記給湯水栓から出湯可能な貯湯式給湯システムにおいて、
一端が前記貯湯タンクに接続され、他端が前記給湯管に接続された第１循環配管と、
一端が前記貯湯タンクに接続され、他端が前記給湯管の前記第１循環配管が接続された部位より前記給湯水栓側に近い部位に接続された第２循環配管と、
前記貯湯タンクと、第１循環配管、第２循環配管及び給湯管とで構成される循環経路中に配置され、当該循環経路中の水を前記第１循環配管から給湯管、第２循環配管、貯湯タンクを順に経由するように循環させる循環ポンプと、をさらに備えたことを特徴とする貯湯式給湯システム。
【請求項２】
前記第１循環配管及び第２循環配管の一端は、前記貯湯タンクのうち、通常時に前記湯層が位置する部位よりも下方に接続されており、それにより、前記循環ポンプの駆動時に、前記循環経路中の水の温度が前記湯層の湯の温度よりも低く前記給水の温度よりも高くなるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯システム。
【請求項３】
前記貯湯タンクの内部には、前記第１循環配管と第２循環配管とを接続する熱交換器が設けられており、それにより、前記循環経路中の水が前記貯湯タンクに貯留されている湯又は給水と混合しないように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の貯湯式給湯システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２０４２７４（Ｐ２００９−２０４２７４Ａ）
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４９０６９（Ｐ２００８−４９０６９）
【出願日】平成２０年２月２９日（２００８．２．２９）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２９日（２００８．２．２９）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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