JP6471059B2

JP6471059B2 - タンクユニット

Info

Publication number: JP6471059B2
Application number: JP2015134441A
Authority: JP
Inventors: 初彦河村
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2019-02-13
Anticipated expiration: 2035-07-03
Also published as: JP2017015348A

Description

本発明は、ヒートポンプ式給湯装置で使用されるタンクユニットに関する。

特許文献１に、ヒートポンプ式給湯装置で使用されるタンクユニットが開示されている。そのタンクユニットは、水を貯える略円筒形状のタンクと、冷媒を圧縮する圧縮機と、水と冷媒の間で熱交換する水冷媒熱交換器と、冷媒が流れる経路に設けられた電気的駆動弁と、少なくともタンクと、圧縮機と、水冷媒熱交換器と、電気的駆動弁を収容する、略直方体形状のケーシングを備えている。そのタンクユニットでは、ケーシングの隅部に、圧縮機と、水冷媒熱交換器と、電気的駆動弁が、別個に配置されている。

特開２００５−７６９３７号公報

上記のタンクユニットでは、圧縮機、水冷媒熱交換器および電気的駆動弁のそれぞれについて、上下方向の空間が有効に活用されておらず、タンクユニットの大型化を招いている。圧縮機、水冷媒熱交換器および電気的駆動弁を、より小さなスペースで収容することができれば、タンクユニットを小型化することが可能となる。

本明細書では、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書では、タンク、圧縮機、水冷媒熱交換器および電気的駆動弁をケーシング内に収容したタンクユニットにおいて、タンクユニットを小型化することが可能な技術を提供する。

本明細書が開示するタンクユニットは、ヒートポンプ式給湯装置で使用される。そのタンクユニットは、水を貯える略円筒形状のタンクと、冷媒を圧縮する圧縮機と、水と冷媒の間で熱交換する水冷媒熱交換器と、冷媒が流れる経路に設けられた電気的駆動弁と、少なくともタンクと、圧縮機と、水冷媒熱交換器と、電気的駆動弁を収容する、略直方体形状のケーシングを備えている。そのタンクユニットでは、ケーシングの隅部に、圧縮機と、水冷媒熱交換器と、電気的駆動弁が、上下に並んで配置されている。なお、本明細書でいう電気的駆動弁とは、電磁弁や電動弁のように、電気的に駆動される弁のことをいう。

上記のタンクユニットによれば、圧縮機と、水冷媒熱交換器と、電気的駆動弁を、小さなスペースに収容することができる。これによって、タンクユニットを小型化することができる。

上記のタンクユニットは、電気的駆動弁が、圧縮機および水冷媒熱交換器よりも上方に配置されているように構成されていてもよい。

一般に、ヒートポンプ式給湯装置で使用される冷媒は空気より重いため、万が一冷媒が漏れ出た場合には、冷媒は下方に移動する。上記のタンクユニットのように、電気的駆動弁を、圧縮機および水冷媒熱交換器よりも上方に配置することで、圧縮機や水冷媒熱交換器から冷媒が漏れ出た場合であっても、電気的駆動弁の近傍に冷媒が流れることを防ぐことができる。冷媒として可燃性冷媒を使用した場合であっても、電気的駆動弁の動作によって可燃性冷媒に着火してしまうことを防ぐことができる。

上記のタンクユニットは、ケーシングの内部が、仕切り壁によって、タンクを収容する水系統収容室と、圧縮機と水冷媒熱交換器と電気的駆動弁を収容する冷媒系統収容室に区画されているように構成されていてもよい。

上記のタンクユニットによれば、冷媒系統収容室内の、圧縮機や、水冷媒熱交換器や、電気的駆動弁から、万が一冷媒が漏れ出た場合であっても、冷媒が水系統収容室内に侵入することを防ぐことができる。冷媒として可燃性冷媒を使用した場合であっても、水系統収容室内の機器の動作によって可燃性冷媒に着火してしまうことを防ぐことができる。

上記のタンクユニットは、冷媒系統収容室に対応して、ケーシングの底板に開口が形成されているように構成されていてもよい。

上記のタンクユニットによれば、冷媒系統収容室内で冷媒が漏れ出た場合であっても、開口を介してタンクケーシングの外部へ冷媒を排出することができる。冷媒として可燃性冷媒を使用した場合であっても、冷媒がタンクケーシングの内部に充満してしまうことを防ぐことができる。

上記のタンクユニットは、ケーシングの内部に収容されており、タンクと水冷媒熱交換器の間で水を循環させる循環ポンプをさらに備えており、循環ポンプの水抜き栓が、水冷媒熱交換器およびタンクよりも低い位置に配置されているように構成されていてもよい。

上記のタンクユニットによれば、水冷媒熱交換器およびタンクから水抜きを行なう際に、エアブロー等を行なうことなく、水頭圧のみによって水抜きを完了することができる。

実施例のヒートポンプ式給湯装置２の概略の構成を模式的に示す図である。実施例のタンクユニット５０について、タンクケーシング３４の内部を透視した斜視図である。実施例のタンクユニット５０について、タンクケーシング３４の底板４４を残して、タンクケーシング３４と仕切り壁３８を取り除いた状態の斜視図である。実施例のタンクユニット５０の内部の上面図である。実施例のタンクユニット５０の底面図である。

（実施例）
図１は、本実施例のヒートポンプ式給湯装置２を示している。ヒートポンプ式給湯装置２は主に、圧縮機４と、水冷媒熱交換器６と、膨張弁８と、バイパス弁１０と、空気冷媒熱交換器１２と、ファン１４と、冷媒循環路１６と、タンク１８と、循環ポンプ２０と、水循環路２２と、給水路２４と、バイパス路２５と、出湯路２６と、混合弁２７と、空気抜き栓２８と、水抜き栓３０を備えている。

圧縮機４と、水冷媒熱交換器６と、膨張弁８と、空気冷媒熱交換器１２は、冷媒（例えばＲ４１０ＡやＣＯ_２等の不燃性冷媒や、イソブタンやプロパン等の可燃性冷媒など）が循環するヒートポンプサイクルを構成している。圧縮機４と、水冷媒熱交換器６と、膨張弁８と、空気冷媒熱交換器１２は、冷媒循環路１６によって接続されている。圧縮機４は、冷媒循環路１６を流れる気体状態の冷媒を加圧する。水冷媒熱交換器６は、冷媒循環路１６を流れる冷媒を、水循環路２２を流れる水との熱交換によって冷却して、冷媒を凝縮させる。膨張弁８は、冷媒循環路１６を流れる液体状態の冷媒を断熱膨張させて減圧する。本実施例では、膨張弁８は、電気的駆動弁の一種である電子膨張弁である。空気冷媒熱交換器１２は、冷媒循環路１６を流れる冷媒を、ファン１４によって送風される外気との熱交換によって加熱して、冷媒を蒸発させる。本実施例のヒートポンプ式給湯装置２では、上記のヒートポンプサイクルによって、空気冷媒熱交換器１２において外気から吸熱して、水冷媒熱交換器６において水を加熱することができる。なお、冷媒循環路１６には、膨張弁８と並列にバイパス弁１０が接続されている。本実施例では、バイパス弁１０は電気的駆動弁の一種である電磁弁である。バイパス弁１０は、通常時は閉じられている。バイパス弁１０が開かれると、水冷媒熱交換器６からの冷媒は、膨張弁８をバイパスして、空気冷媒熱交換器１２へ送られる。バイパス弁１０は、空気冷媒熱交換器１２の外面に霜が付いた場合に、断熱膨張による温度低下をしていない冷媒を空気冷媒熱交換器１２に送り込んで、空気冷媒熱交換器１２の外面の霜を融かす除霜運転を実行する際に開かれる。

タンク１８は、略円筒形状に形成された密閉型のタンクであり、内部には満水まで水が貯留されている。タンク１８の底部には、水循環路２２の上流端が接続されている。タンク１８の頂部には、水循環路２２の下流端が接続されている。水循環路２２には、循環ポンプ２０と、水冷媒熱交換器６が組み込まれている。循環ポンプ２０が駆動すると、タンク１８の底部から水が吸い出されて、水冷媒熱交換器６に送られる。水冷媒熱交換器６に送られた水は、冷媒との熱交換によって加熱されて高温となり、タンク１８の頂部に戻される。タンク１８の内部には、低温の水の層の上部に高温の水の層が積層される温度成層が形成される。

タンク１８の底部には、給水路２４が接続されている。給水路２４には、ヒートポンプ式給湯装置２の外部の給水源（図示せず）から、水道水が供給される。水循環路２２の下流端の近傍（すなわち、タンク１８の頂部との接続箇所の近傍）には、出湯路２６が接続されている。給水路２４と出湯路２６は、バイパス路２５によって接続されている。出湯路２６にバイパス路２５が接続する箇所には、混合弁２７が設けられている。混合弁２７では、タンク１８から送り出される高温の水と、給水路２４からバイパス路２５を介して送り出される低温の水が混合される。混合弁２７は、タンク１８から送り出される水の流量と、給水路２４からバイパス路２５を介して送り出される水の流量の比率を調整可能である。本実施例のヒートポンプ式給湯装置２では、圧縮機４と、水冷媒熱交換器６と、膨張弁８と、空気冷媒熱交換器１２からなるヒートポンプサイクルによって、タンク１８の内部の水を循環加熱することができる。そして、ヒートポンプ式給湯装置２は、タンク１８の上部から送り出される高温の水と、給水路２４からバイパス路２５を介して送り出される低温の水を混合して、所望の温度に調節された湯を出湯路２６に供給することができる。

循環ポンプ２０には、水抜きを行なうための水抜き栓３０が設けられている。また、水循環路２２の下流端の近傍（すなわち、タンク１８の頂部との接続箇所の近傍）には、空気抜きを行なうための空気抜き栓２８が設けられている。本実施例のヒートポンプ式給湯装置２では、空気抜き栓２８を開き、かつ水抜き栓３０を開くことで、水冷媒熱交換器６、水循環路２２およびタンク１８からの水抜きを行なうことができる。ヒートポンプ式給湯装置２を長期間にわたって使用しない場合に、予め水冷媒熱交換器６、水循環路２２およびタンク１８からの水抜きを行っておくことで、水冷媒熱交換器６や水循環路２２内で水が凍結してしまうことを防ぐことができる。

本実施例のヒートポンプ式給湯装置２では、空気冷媒熱交換器１２と、ファン１４は、ファンケーシング３２の内部に収容されている。また、圧縮機４と、水冷媒熱交換器６と、膨張弁８と、バイパス弁１０と、冷媒循環路１６と、タンク１８と、循環ポンプ２０と、水循環路２２と、給水路２４と、バイパス路２５と、出湯路２６と、混合弁２７と、空気抜き栓２８と、水抜き栓３０は、タンクケーシング３４の内部に収容されている。以下では、空気冷媒熱交換器１２と、ファン１４と、ファンケーシング３２を総称してファンユニット４８ともいう。また、圧縮機４と、水冷媒熱交換器６と、膨張弁８と、バイパス弁１０と、冷媒循環路１６と、タンク１８と、循環ポンプ２０と、水循環路２２と、給水路２４と、バイパス路２５と、出湯路２６と、混合弁２７と、空気抜き栓２８と、水抜き栓３０と、タンクケーシング３４を総称して、タンクユニット５０ともいう。

図２に示すように、タンクユニット５０は、架台３６の上部に固定されている。なお、図示はしていないが、ファンユニット４８はタンクユニット５０の上部に固定されている。タンクケーシング３４は、略直方体形状に形成されている。図２、図４に示すように、タンクケーシング３４の内部は、仕切り壁３８によって、水系統収容室４０と、冷媒系統収容室４２に区画されている。水系統収容室４０には、タンク１８と、循環ポンプ２０と、水循環路２２と、空気抜き栓２８と、水抜き栓３０が収容されている。なお、図示は省略しているが、水系統収容室４０には、給水路２４と、バイパス路２５と、出湯路２６と、混合弁２７も収容されている。図２および図３に示すように、冷媒系統収容室４２には、圧縮機４と、水冷媒熱交換器６と、膨張弁８と、バイパス弁１０と、冷媒循環路１６が収容されている。図２、図４に示すように、仕切り壁３８は、冷媒系統収容室４２がタンクケーシング３４の１つの隅部で上下方向に伸びるように、形成されている。

図３に示すように、圧縮機４はタンクケーシング３４の内部の最下部に配置されている。水冷媒熱交換器６は、圧縮機４の上方に配置されている。膨張弁８とバイパス弁１０は、水冷媒熱交換器６の上方に配置されている。循環ポンプ２０はタンクケーシング３４の内部の最下部に配置されており、水冷媒熱交換器６およびタンク１８よりも下方に配置されている。このため、循環ポンプ２０に設けられた水抜き栓３０は、水冷媒熱交換器６およびタンク１８よりも下方に配置されており、水循環路２２の最下部に配置されている。また、図５に示すように、タンクケーシング３４の底板４４には、圧縮機４の位置に対応して、開口４６が形成されている。

本実施例のヒートポンプ式給湯装置２では、タンクケーシング３４の１つの隅部に、圧縮機４と、水冷媒熱交換器６と、膨張弁８と、バイパス弁１０が、上下に並んで配置されている。このような構成とすることによって、圧縮機４と、水冷媒熱交換器６と、膨張弁８と、バイパス弁１０を、小さなスペースに収容することができる。タンクユニット５０を小型化することができる。

本実施例のヒートポンプ式給湯装置２では、タンクケーシング３４の内部が、仕切り壁３８によって、タンク１８と、循環ポンプ２０と、水循環路２２と、給水路２４と、バイパス路２５と、出湯路２６と、混合弁２７を収容する水系統収容室４０と、圧縮機４と、水冷媒熱交換器６と、膨張弁８と、バイパス弁１０と、冷媒循環路１６を収容する冷媒系統収容室４２に区画されている。このような構成とすることによって、冷媒系統収容室４２内の、圧縮機４や、水冷媒熱交換器６や、膨張弁８や、バイパス弁１０や、冷媒循環路１６から、万が一冷媒が漏れ出た場合であっても、冷媒が水系統収容室４０内に侵入することを防ぐことができる。冷媒として可燃性冷媒を使用した場合であっても、水系統収容室４０内の機器の動作によって可燃性冷媒に着火してしまうことを防ぐことができる。

本実施例のヒートポンプ式給湯装置２では、電気的駆動弁である膨張弁８およびバイパス弁１０が、圧縮機４および水冷媒熱交換器６よりも上方に配置されている。一般に、ヒートポンプ式給湯装置２で使用される冷媒は空気より重いため、万が一冷媒が漏れ出た場合には、冷媒は冷媒系統収容室４２内を下方に移動する。本実施例のように、膨張弁８およびバイパス弁１０を、圧縮機４および水冷媒熱交換器６よりも上方に配置することで、圧縮機４や水冷媒熱交換器６や冷媒循環路１６から冷媒が漏れ出た場合であっても、膨張弁８やバイパス弁１０の近傍に冷媒が流れることを防ぐことができる。冷媒として可燃性冷媒を使用した場合であっても、膨張弁８やバイパス弁１０の動作によって可燃性冷媒に着火してしまうことを防ぐことができる。

本実施例のヒートポンプ式給湯装置２では、冷媒系統収容室４２に対応して、タンクケーシング３４の底板４４に開口４６が形成されている。このような構成とすることによって、冷媒系統収容室４２内で冷媒が漏れ出た場合であっても、開口４６を介してタンクケーシング３４の外部へ冷媒を排出することができる。冷媒として可燃性冷媒を使用した場合であっても、冷媒がタンクケーシング３４の内部に充満してしまうことを防ぐことができる。

本実施例のヒートポンプ式給湯装置２では、循環ポンプ２０の水抜き栓３０が、タンク１８および水冷媒熱交換器６よりも下方に配置されている。このような構成とすることによって、水冷媒熱交換器６、タンク１８および水循環路２２から水抜きを行なう際に、エアブロー等を行なうことなく、水頭圧のみによって水抜きを完了することができる。

上記の実施例では、空気冷媒熱交換器１２およびファン１４がファンケーシング３２内に収容されており、ファンユニット４８とタンクユニット５０が別個のユニットとして構成されている場合について説明した。これとは異なり、空気冷媒熱交換器１２およびファン１４が、タンクケーシング３４内に収容されていてもよい。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：ヒートポンプ式給湯装置
４：圧縮機
６：水冷媒熱交換器
８：膨張弁
１０：バイパス弁
１２：空気冷媒熱交換器
１４：ファン
１６：冷媒循環路
１８：タンク
２０：循環ポンプ
２２：水循環路
２４：給水路
２５：バイパス路
２６：出湯路
２７：混合弁
２８：空気抜き栓
３０：水抜き栓
３２：ファンケーシング
３４：タンクケーシング
３６：架台
３８：仕切り壁
４０：水系統収容室
４２：冷媒系統収容室
４４：底板
４６：開口
４８：ファンユニット
５０：タンクユニット

Claims

ヒートポンプ式給湯装置で使用されるタンクユニットであって、
水を貯える略円筒形状のタンクと、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
水と冷媒の間で熱交換する水冷媒熱交換器と、
冷媒が流れる経路に設けられた電気的駆動弁と、
少なくともタンクと、圧縮機と、水冷媒熱交換器と、電気的駆動弁を収容する、略直方体形状のケーシングを備えており、
ケーシングの隅部に、圧縮機と、水冷媒熱交換器と、電気的駆動弁が、上下に並んで配置されている、タンクユニット。
電気的駆動弁が、圧縮機および水冷媒熱交換器よりも上方に配置されている、請求項１のタンクユニット。
ケーシングの内部が、仕切り壁によって、タンクを収容する水系統収容室と、圧縮機と水冷媒熱交換器と電気的駆動弁を収容する冷媒系統収容室に区画されている、請求項１または２のタンクユニット。
冷媒系統収容室に対応して、ケーシングの底板に開口が形成されている、請求項３のタンクユニット。
ケーシングの内部に収容されており、タンクと水冷媒熱交換器の間で水を循環させる循環ポンプをさらに備えており、
循環ポンプの水抜き栓が、水冷媒熱交換器およびタンクよりも低い位置に配置されている、請求項１から４の何れか一項のタンクユニット。