JP2002106962A - 蓄熱槽および蓄熱槽を用いた浴室熱供給装置。 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 槽の大型化を招くこと無く、蓄熱性能を向上
できる蓄熱槽およびこの蓄熱槽を用いた浴室熱供給装置
を提供する。 【解決手段】 蓄熱用流体を貯留する容器１１内を複数
の槽１Ａ〜１Ｅに仕切る複数の堰２Ａ〜２Ｄと、この複
数の堰２Ａ〜２Ｄの片側近傍にそれぞれ設けられた複数
の潜り堰３Ａ〜３Ｄとを有する蓄熱槽１において、複数
の堰２Ａ〜２Ｄおよび複数の潜り堰３Ａ〜３Ｄの少なく
とも一方を内部が中空になるように形成する。そして、
各堰２Ａ〜２Ｄ、３Ａ〜３Ｄの中空内部に断熱部材７ｂ
を設ける。また、各堰２Ａ〜２Ｄ、３Ａ〜３Ｄは、容器
１１と一体で形成する。更に、上記蓄熱槽１を浴室２９
の床面３０の下側に設置した浴室熱供給装置２８におい
て、床面３０と蓄熱槽１の間に、熱伝導部材３１Ａ〜３
１Ｅを設け、蓄熱槽１の熱の一部を浴室２９内に供給す
るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、給湯装置
に用いて好適な蓄熱槽およびこの蓄熱槽を用いた浴室熱
供給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４に示すように、従来の蓄熱槽１は、
蓄熱用流体（例えば、給湯装置の温水または冷水）を貯
留する容器１１内が堰２Ａ、２Ｂおよび潜り堰３Ａ、３
Ｂにより複数の槽１Ａ〜１Ｃと水路４Ａ、４Ｂに区画さ
れたものが知られている。例えば、特開平６−２４１５
０９号公報のように、堰２Ａ、２Ｂは、縦方向に延び蓄
熱用流体の液面で開口するようにしており、潜り堰３
Ａ、３Ｂは、各堰２Ａ、２Ｂのそれぞれの片側（蓄熱用
流体の高温側）近傍に設けられ、天井部１１ａから延び
底部１１ｂとの間で開口するようにしている。

【０００３】これにより、例えば、冷水が残存する槽１
Ａ〜１Ｃ内に、温水を貯留する場合は、破線のように槽
１Ａの温水が冷水を押出しながら、潜り堰３Ａの下側か
ら水路４Ａを通り、堰２Ａの開口部から次の槽１Ｂの上
側に流入していく。逆に、温水を使用する場合は、実線
のように槽１Ｃの冷水が温水を押出しながら、堰２Ｂの
上側から水路４Ｂを通り、潜り堰３Ｂの開口部から次の
槽１Ｂの下側に流入していく。この時、温水と冷水は互
いに混ざり合うこと無く、比重差により常に温水が冷水
の上側になるように、蓄熱用流体の蓄熱量あるいは使用
量に応じて、任意の槽１Ａ〜１Ｃ内で温度成層８が形成
され、蓄熱性能を確保するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、蓄熱用
流体の蓄熱時あるいは使用時以外は、温度成層８は静止
していることになるが、時間経過に伴って、例えば槽１
Ｂの冷水は堰２Ａ、潜り堰３Ａを通して隣の槽１Ａの温
水と熱交換し、この温水は温度低下を生ずる。また、槽
１Ｂの温水は潜り堰３Ｂ、堰２Ｂを通して隣の槽１Ｃの
冷水と熱交換し、この冷水は温度上昇を生じ、総じて温
度成層８が崩れるため、蓄熱性能が低下することにな
る。

【０００５】また、必要とされる蓄熱量を確保しようと
すると温度成層が崩れる分、槽１Ａ〜１Ｃの容量を大き
くしなければならない。

【０００６】本発明の目的は上記問題に鑑み、槽の大型
化を招くこと無く、蓄熱性能を向上できる蓄熱槽および
この蓄熱槽を用いた浴室熱供給装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、以下の技術的手段を採用する。

【０００８】請求項１に記載の発明では、蓄熱用流体を
貯留する容器（１１）の一方に高温の蓄熱用流体が流
入、流出する高温開口部（９）、他方に低温の蓄熱用流
体が流入、流出する低温開口部（１０）が設けられてお
り、容器（１１）内を高温開口部（９）側から低温開口
部（１０）側に向けて複数の槽（１Ａ〜１Ｅ）に仕切
り、この容器（１１）内の蓄熱用流体の液面に開口する
縦方向の複数の堰（２Ａ〜２Ｄ）と、この複数の堰（２
Ａ〜２Ｄ）のそれぞれの高温開口部（９）側近傍で、容
器（１１）の天井部（１１ａ）から延び、底部（１１
ｂ）との間で開口する複数の潜り堰（３Ａ〜３Ｄ）とを
有する蓄熱槽において、複数の堰（２Ａ〜２Ｄ）および
複数の潜り堰（３Ａ〜３Ｄ）の少なくとも一方は、内部
が中空になるように形成されたことを特徴としている。

【０００９】これにより、各堰（２Ａ〜２Ｄ、３Ａ〜３
Ｄ）内に空気層による断熱効果を得るので、低温側の槽
と高温側の槽との間で熱移動が抑制され、温度成層
（８）が崩れることが無いので、各槽（１Ａ〜１Ｅ）の
大型化を招くこと無く、蓄熱性能を向上できる。また、
蓄熱性能を向上できた分、蓄熱槽を小型化できる。

【００１０】請求項２に記載の発明では、複数の堰（２
Ａ〜２Ｄ）および複数の潜り堰（３Ａ〜３Ｄ）の少なく
とも一方の中空内部に、断熱部材（７ｂ）を設けたこと
を特徴としている。

【００１１】これにより、更に断熱効果が向上し、蓄熱
性能を向上できる。

【００１２】請求項３に記載の発明では、複数の堰（２
Ａ〜２Ｄ）および複数の潜り堰（３Ａ〜３Ｄ）の少なく
とも一方は、容器（１１）と一体で形成されることを特
徴としている。

【００１３】これにより、各堰（２Ａ〜２Ｄ、３Ａ〜３
Ｄ）内を中空にしているので、樹脂成形あるいは、金属
板の曲げ絞り加工で各堰（２Ａ〜２Ｄ、３Ａ〜３Ｄ）を
容器（１１）と一体で形成でき安価にできる。

【００１４】請求項４に記載の発明では、請求項１〜３
に記載の蓄熱槽（１）を、浴室（２９）の床面（３０）
の下側に設置した浴室熱供給装置としており、蓄熱槽
（１）の熱の一部を浴室（２９）内に供給するようにし
たことを特徴としている。

【００１５】具体的には、請求項５に記載の発明のよう
に、床面（３０）と蓄熱槽（１）との間には、熱伝導部
材（３１Ａ〜３１Ｅ）を設けるようにしている。

【００１６】これにより、主に浴室（２９）使用後、高
温の蓄熱用流体が蓄熱槽（１）に貯留される時、請求項
１〜３で蓄熱性能の向上した分の熱を浴室（２９）の床
面（３０）に供給し、浴室（２９）内の湿気を蒸発さ
せ、カビ発生の防止ができるので、常に浴室を清潔に使
用できる。

【００１７】尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述す
る実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもので
ある。

【００１８】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）本発明の第１実
施形態を図１に示す。第１実施形態は，本発明の蓄熱槽
１をヒートポンプ式給湯装置５０に適用したものであ
り、まず、その全体構成について説明する。

【００１９】ヒートポンプ式給湯装置（以下、給湯装置
と呼ぶ）５０は、一般家庭用として使用されるもので、
加熱手段としてのヒートポンプ５０Ａと蓄熱用流体の貯
留容器としての蓄熱槽１とから構成されている。

【００２０】ヒートポンプ５０Ａは、電動式の圧縮機５
１、水熱交換器５２、膨張弁５３、冷媒熱交換器５４か
ら成る周知のもので、例えばＣＯ₂等の冷媒を圧縮機５
１で高温高圧にして、水熱交換器５２により、後述する
蓄熱槽１からの蓄熱用流体と熱交換することで、この蓄
熱用流体を所定の温度に加熱するものである。蓄熱用流
体の加熱源としては、ヒートポンプ５０Ａに限らず、ガ
ス、電気式ヒータ、太陽熱等を用いたものとしてもよ
い。ここで蓄熱用流体は、家庭の洗面所、台所、浴室等
で使用する水道水である。

【００２１】蓄熱槽１は、容器１１に高温開口部９、低
温開口部１０、堰２Ａ〜２Ｄ、潜り堰３Ａ〜３Ｄから構
成されている。

【００２２】容器１１の長手方向の一方の側壁の上側に
は、高温の水道水（以下、温水）が流入、流出する高温
開口部を成す温水側開口部９が設けられ、また、他方の
側壁の下側には、低温の水道水（以下、冷水）が流入、
流出する低温開口部を成す冷水側開口部１０が設けられ
ている。

【００２３】容器１１内には、この容器１１を温水側開
口部９側から冷水側開口部１０側に向けて複数の槽１Ａ
〜１Ｅに仕切る複数の堰２Ａ〜２Ｄが設けられている。
この堰２Ａ〜２Ｄは、底部１１ｂから縦方向に延び、内
部に貯留される温水または冷水の液面で開口するように
している。

【００２４】更に、それぞれの堰２Ａ〜２Ｄの温水側開
口部９側の近傍に天井部１１ａから延び、底部１１ｂと
の間で開口する複数の潜り堰３Ａ〜３Ｄが設けられてい
る。

【００２５】そして、上記堰２Ａ〜２Ｄおよび潜り堰３
Ａ〜３Ｄはともに内部が中空となるように形成されてい
る。

【００２６】また、容器１１の外部全体には、内部の温
水または冷水の熱が外部に漏れないように例えば、グラ
スウールやウレタン等の断熱部材７ａで包み込むように
している。加えて、上記堰２Ａ〜２Ｄおよび潜り堰３Ａ
〜３Ｄの中空内部にも同様に断熱部材７ｂを挿入してい
る。

【００２７】蓄熱槽１の温水側開口部９、冷水側開口部
１０と水熱交換器５２は、蓄熱配管１４により接続さ
れ、冷水側開口部１０と水熱交換器５２との間にはポン
プ５５が設けられており、蓄熱槽１内の冷水を水熱交換
器５２を通して温水側開口部１０に循環させるようにし
ている。

【００２８】更に、冷水側開口部１０の近傍には三方弁
１３に接続される給水配管１５が設けられ、温水側開口
部９の近傍には三方弁１２に接続される給湯配管１６が
設けられている。

【００２９】ここで、蓄熱槽１の製造方法について説明
する。

【００３０】図２に示すように、蓄熱層１は、上側部材
２１と下側部材２２とを接合するようにしている。上側
部材２１は、天井部１１ａを成す平板形状に対して、潜
り堰３Ａ〜３Ｄに相当する部分を形成し、クランク状に
なるように樹脂の射出成形で一体に成形している。ま
た、下側部材２２は、天井側が開口する直方体の底部１
１ｂに、堰２Ａ〜２Ｄに相当する部分を形成し、この底
部１１ｂがクランク状になるように樹脂の射出成形で一
体に成形しており、この上側部材２１と下側部材２２と
を樹脂溶着により接合している。このように潜り堰３Ａ
〜３Ｄおよび堰２Ａ〜２Ｄは、天井部１１ａ、底部１１
ｂをクランク状に成形することで内部が中空となるよう
に形成される。

【００３１】尚、各部材２１、２２の材質は、樹脂材に
限らず金属材としてもよい。金属材の場合であれば、金
属板材の曲げ絞り加工により、各堰２Ａ〜２Ｄ、３Ａ〜
３Ｄが一体で成形でき、各部材２１と２２との溶接加工
により、この蓄熱槽１を製造することができる。

【００３２】次に、上記構成による給湯装置５０の作動
について説明する。

【００３３】蓄熱槽１には、主に深夜時に作動するヒー
トポンプ５０Ａの熱を受けて温水が貯留され蓄熱され
る。即ち、三方弁１２、１３が蓄熱配管１４側に開き、
蓄熱槽１内の冷水は、ポンプ５５により水熱交換器５２
に送られ、高温の冷媒との熱交換により温水となり、温
水側開口部９から、各槽１Ａ〜１Ｅに順次満水になるよ
うに貯留、蓄熱される。

【００３４】日中は、使用者により洗面所等で温水が使
用されるが、この場合は、三方弁１２、１３はそれぞれ
給水配管１５側、給湯配管１６側を開き、給湯配管１６
から温水が流出、使用され、その分給水配管１６から水
道水（冷水）が供給される。

【００３５】この時、使用者の温水の使用量に応じて、
冷水は例えば堰２Ｃの上側の開口部から水路４Ｃを流
れ、潜り堰３Ｃの下側の開口部から隣の温水側の槽１Ｃ
に流入していく。そして、温水と冷水の比重差により両
者は混ざり合うこと無く、温度成層８を形成する。

【００３６】次に、第１実施形態における効果について
説明する。上記のように蓄熱槽１内に通常、温水と冷水
とが温度成層８により分離されることで蓄熱性能を確保
することに成るが、従来技術では時間経過とともに堰２
Ａ〜２Ｄまたは潜り堰３Ａ〜３Ｄを通して温水と冷水と
の間で熱移動が生じ温度成層８が崩れ、蓄熱性能が低下
するのに対して、本実施形態では、堰２Ａ〜２Ｄおよび
潜り堰３Ａ〜３Ｄの内部を中空にし、更にこの内部に断
熱部材７ｂを挿入するようにしているので、充分な断熱
効果を得ることができ、低温側の槽と高温側の槽との間
で熱移動が抑制され、温度成層８が崩れることが無いの
で、各槽１Ａ〜１Ｅの大型化を招くこと無く、蓄熱性能
を向上できる。また、性能同等で良いとすれば蓄熱性能
を向上できた分、蓄熱槽１を小型化できる。

【００３７】また、堰２Ａ〜２Ｄおよび潜り堰３Ａ〜３
Ｄ内を中空にしているので、樹脂成形あるいは、金属板
の曲げ絞り加工で容器１１と一体で成形でき、安価にす
ることができる。

【００３８】（第２実施形態）図３に本発明の第２実施
形態を示す。第２実施形態は、上記第１実施形態での蓄
熱槽１を活用して浴室２９への熱供給装置２８としたも
のである。

【００３９】浴室熱供給装置２８は、浴室２９の床面３
０の下側に蓄熱槽台３２を用いて、上記第１実施形態の
蓄熱槽１を設置したものである。ここでは、蓄熱槽１の
熱を浴室２９内に供給するために、各槽１Ａ〜１Ｅと床
面３０との間に熱伝導部材３１Ａ〜３１Ｅを設けてい
る。具体的には、熱伝導性の良い、銅材、アルミニュウ
ム材等としており、この熱伝導部材３１Ａ〜３１Ｅは、
蓄熱槽１の必要蓄熱量を確保し、且つ浴室２９に供給し
たい熱量を得るだけの容積（面積、板厚）としている。

【００４０】この浴室熱供給装置２８の作動について、
以下説明する。浴室使用後、深夜時にヒートポンプ５０
Ａ（図１）により、使用された分の温水が蓄熱槽１内に
貯留され、蓄熱される。この蓄熱槽１の熱の一部は、熱
伝導部材３１Ａ〜３１Ｅを通して浴室２９側に供給さ
れ、床面３０を加熱する。

【００４１】これにより、浴室２９内の湿気を蒸発さ
せ、カビ発生の防止ができるので、常に浴室を清潔に使
用できる。

【００４２】尚、この場合、浴室２９内の換気扇を連動
して作動させるのが好ましい。具体的には、タイマー機
能を付加して、蓄熱槽１に温水が貯留された後に所定時
間、換気扇を作動させるようにするのが良い。

【００４３】（その他の実施形態）上記第１、第２実施
形態では、堰２Ａ〜２Ｄおよび潜り堰３Ａ〜３Ｄの中空
内部には断熱部材７ｂを挿入するようにしたが、中空の
ままでも良い。内部の空気層により断熱効果は得られ、
同様に蓄熱性能を向上できる。

【００４４】また、第２実施形態において、熱伝導部材
３１Ａ〜３１Ｅを廃止して、各槽１Ａ〜１Ｅの天井部と
床面３０とがそれぞれ部分的に接触するようにしても良
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の構成を示す構成図であ
る。

【図２】図１における蓄熱槽の製造方法を示す斜視図で
ある。

【図３】本発明の第２実施形態の構成を示す断面図であ
る。

【図４】従来技術の蓄熱槽を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 蓄熱槽 １１ 容器 １１ａ 天井部 １１ｂ 底部 ２Ａ〜２Ｄ 堰 ３Ａ〜３Ｄ 潜り堰 ７ｂ 断熱部材 ９ 温水側開口部（高温開口部） １０ 冷水側開口部（低温開口部） ２８ 浴室熱供給装置 ２９ 浴室 ３０ 床面 ３１Ａ〜３１Ｅ 熱伝導部材

フロントページの続き (72)発明者 榊原 久介 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3L036 AB02 AB04 AB07 AB12 AB16

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄熱用流体を貯留する容器（１１）と、 前記容器（１１）の一方に設けられ、高温の蓄熱用流体
   が流入、流出する高温開口部（９）と、 前記容器（１１）の他方に設けられ、低温の蓄熱用流体
   が流入、流出する低温開口部（１０）と、 前記容器（１１）内を前記高温開口部（９）側から前記
   低温開口部（１０）側に向けて複数の槽（１Ａ〜１Ｅ）
   に仕切り、この容器（１１）内の蓄熱用流体の液面に開
   口する縦方向の複数の堰（２Ａ〜２Ｄ）と、 前記複数の堰（２Ａ〜２Ｄ）のそれぞれの前記高温開口
   部（９）側近傍で、前記容器（１１）の天井部（１１
   ａ）から延び、底部（１１ｂ）との間で開口する複数の
   潜り堰（３Ａ〜３Ｄ）とを有する蓄熱槽において、 前記複数の堰（２Ａ〜２Ｄ）および前記複数の潜り堰
   （３Ａ〜３Ｄ）の少なくとも一方は、内部が中空になる
   ように形成されたことを特徴とする蓄熱槽。
2. 【請求項２】 前記複数の堰（２Ａ〜２Ｄ）および前記
   複数の潜り堰（３Ａ〜３Ｄ）の少なくとも一方の中空内
   部には、断熱部材（７ｂ）が設けられたことを特徴とす
   る請求項１に記載の蓄熱槽。
3. 【請求項３】 前記複数の堰（２Ａ〜２Ｄ）および前記
   複数の潜り堰（３Ａ〜３Ｄ）の少なくとも一方は、前記
   容器（１１）と一体で形成されることを特徴とする請求
   項１または２に記載の蓄熱槽。
4. 【請求項４】 請求項１〜３に記載の蓄熱槽（１）が、
   浴室（２９）の床面（３０）の下側に設置され、 前記蓄熱槽（１）の熱の一部を浴室（２９）内に供給す
   るようにしたことを特徴とする浴室熱供給装置。
5. 【請求項５】 前記床面（３０）と前記蓄熱槽（１）と
   の間には、熱伝導部材（３１Ａ〜３１Ｅ）が設けられた
   ことを特徴とする請求項４に記載の浴室熱供給装置。