CN104956158B - 罐单元、其制造方法以及供热水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供具备高的绝热性能、高的单元强度和针对发泡性绝热材料的防水构造的罐单元。上述课题通过如下罐单元来解决，其具备：用于在内部储藏水的罐；收纳上述罐的箱体；设于上述箱体与上述罐之间的发泡绝热材料；设于上述箱体且朝向上述发泡绝热材料不遮挡地开口的孔；以及防止雨水直接落到上述孔的防止机构。而且，通过如下供热水系统来解决，其具备通过冷冻循环对制冷剂进行加热的加热单元，上述加热单元具有进行上述水和上述制冷剂的热交换的热交换机构。
Description
技术领域
本发明涉及罐单元、其制造方法以及供热水系统。
背景技术
以往的罐单元具备热水储存罐、覆盖热水储存罐的周围的多个成形绝热材料、以及覆盖成形绝热材料的周围的外装材料(例如专利文献1)。并且，作为罐单元的绝热材料存在注入发泡性绝热材料(例如专利文献2)。罐单元一般设置在经受风雨环境的屋外。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-106791号公报
专利文献2：日本特开昭58-160758号公报
发明内容
发明所要解决的课题
以往的罐单元使玻璃棉(导热率0.042W/m·K)、聚苯乙烯制(热导率0.034W/m·K)的多个成形绝热材料配合来使用。然而，因成形绝热材料的配合部的空隙，热泄漏变大，从而有无法得到设想的绝热性能的情况。
并且，在为了提高绝热性而使用了真空绝热材料的例子中，由于相对于作为曲面的热水储存罐的外壁粘贴有板状的真空绝热材料，所以为了防止真空绝热材料的斥力所引起的剥落，需要双面胶带、粘接剂的涂敷等很多工时。在用成形绝热材料推压于热水储存罐的外壁、外装材料的内壁的结构中，在柔软性低的真空绝热材料与柔软性低的成形绝热材料之间产生空间，存在使绝热性能降低的主要原因。
并且，外装材料是组合将周端进行弯曲加工的薄板而成的部件，存在强度不充分的问题。
并且，在注入有聚氨酯(热导率0.029W/m·K)等发泡性绝热材料的以往的罐单元中，存在外装材料的防水构造不充分的问题。聚氨酯等发泡性绝热材料具有若包含水分则绝热性能以及强度的降低进行发展的特性，存在为了使发泡性绝热材料不与水分接触而使防水构造必须充分的问题。
并且，作为专利文献2的课题，若将电力所产生的热源设置在罐内，则该热源的电连接部被聚氨酯覆盖，而存在聚氨酯过热的可能性。
本发明的目的在于提供强度、绝热性能以及防水性能优良的罐单元、其造方法以及供热水系统。
用于解决课题的方案
上述目的通过如下罐单元来实现，该罐单元的特征在于，具备：罐，其用于在内部储藏水；箱体，其收纳上述罐；发泡绝热材料，其设于上述箱体与上述罐之间；孔，其设于上述箱体，并朝向上述发泡绝热材料不遮挡地开口；以及防止机构，其防止雨水直接落到上述孔。
并且，上述目的通过如下罐单元来实现，其特征在于，具备：罐，其用于在内部储藏水；箱体，其收纳上述罐；发泡绝热材料，其设于上述箱体与上述罐之间；孔，其设于上述箱体，并朝向上述发泡绝热材料不遮挡地开口；以及外装材料，其与上述孔面对，在上述孔与上述外装材料之间形成有没有上述发泡绝热材料的空间。
并且，上述目的通过如下罐单元的制造方法而实现，其特征在于，具备如下步骤：用压紧模对收纳有用于在内部储藏水的罐的箱体进行按压的第一步骤；从设于上述箱体的孔向上述箱体与上述罐之间注入发泡绝热材料的第二步骤；以及通过安装外装材料，从而在上述外装材料与上述孔之间形成没有上述发泡绝热材料的空间的第三步骤。
发明的效果如下。
根据本发明，能够提供强度、绝热性能以及防水性能优良的罐单元、其制造方法以及供热水系统。
附图说明
图1是实施方式的罐单元的主视图(a)、侧视图(b)、X-X剖视图(c)、Y-Y剖视图(d)。
图2是实施方式的罐单元的展开图。
图3是实施方式的图1所示的罐单元的Z-Z剖视图。
图4是实施方式的绝热箱体图。
图5是实施方式的绝热箱体的横向剖视图。
图6是表示实施方式的绝热箱体的真空绝热材料应用例的图。
图7是表示从实施方式的绝热箱体的上表面进行的发泡性绝热材料的注入例的图。
图8是表示从实施方式的绝热箱体的下表面进行的发泡性绝热材料的注入例的图。
图9是表示从实施方式的绝热箱体的下表面进行的发泡性绝热材料的注入例的图。
图10是表示在实施方式的隔板设有注入口、通气口的情况的结构例的图。
图11是表示实施方式的罐单元的结构例的图。
图12是表示实施方式的供热水系统的结构例的图。
具体实施方式
以下，使用附图对实施例进行说明。
首先，使用图12对热泵式的供热水系统70进行说明。热泵式的供热水系统由热泵单元40、和用配管与热泵单元40连接的罐单元30构成，上述供热水系统大多除遥控41之外设置在屋外。在热泵单元40内由制冷剂配管环状地连接有压缩机42、水制冷剂热交换器43、膨胀阀44、空气用热交换器45等，形成热泵循环进行收纳。在罐单元30内，收纳有用配管与热水储存罐1连接的混合阀46、三通阀47、流量调整阀、电磁阀49、减压阀50、放泄阀51、泵52、热交换器53，在控制装置55汇集在各处设置的温度传感器、流量传感器、流动传感器、热敏电阻、遥控41等的信息，来控制供热水系统。此处，流量传感器对流体的“量”进行测量，流动传感器对流体是否正在流动进行检测。供热水系统70利用热泵单元40内的水制冷剂热交换器43对热水储存罐1内的水进行加热，将热水储存于罐单元30内的罐1，根据需要在混合阀46中混合热水，并以适当温度供热水。
此外，也可以代替热泵单元40，在供热水系统(热水储存式供热水装置)使用热泵式以外的热源装置(将天然气体、石油、生物燃料、太阳能、燃料电池等作为能量来使用)。
图1是罐单元30的主视图(a)、侧视图(b)、X-X剖视图(c)、Y-Y剖视图(d)。图2是实施方式的罐单元30的展开图。图3是实施方式的图1所示的罐单元的Z-Z剖视图。
如图1～3所示、罐单元30在由外装板2、外装板3、外装板4、顶板9、底板10等构成的外装箱体内具备热水储存罐1，该热水储存罐1对由热泵单元40而沸腾的热水进行储存，在热水储存罐1的周围填充有硬质发泡聚氨酯等发泡性绝热材料16。
此处，作为发泡性绝热材料16，存在由聚氨酯泡沫、酚醛泡沫、聚异三聚氰酸脂泡沫等合成树脂发泡体构成的绝热材料。其中，除去聚苯乙烯泡沫、聚乙烯泡沫、发泡玻璃等。
发泡性绝热材料16以双液的方式向由热水储存罐1的外壁和箱体的内壁构成的空间注入进行发泡从而填充，其中，箱体的内壁由外装材料2、外装材料3、隔板5、顶板辅助板7、顶板辅助板8、底板10构成。为了减少水进入发泡性绝热材料16的可能性，外装材料2、外装材料3也可以用一张构成。顶板辅助板7、顶板辅助板8也可以用一张构成，也可以是用顶板9来代用而不使用顶板辅助板7、顶板辅助板8的结构。箱体的侧板由外装材料2、外装材料3、隔板5构成。
作为罐单元30而需要的如下功能构件在由外装材料4、隔板5、接头安装板6、顶板9构成的空间内连接、构成：控制各阀的动作的控制装置、漏电断路器、电线、端子板等电气安装件、连接热水所通过的结构件的配管类、检测配管内的热水温度及罐单元30内外的空气温度的温度传感器、检测配管内的热水流量的流量传感器、检测浴缸内的热水的有无的流动传感器、检测浴缸内的水位的水位传感器、混合开水和水的混合阀、切换热水的流动方向的三通阀、调整热水的流量的流量调整阀、进行向浴缸注入热水、防止逆流的电磁阀、将供水压力减压至系统允许压力的减压阀、在罐1内的压力成为设定压力以上的情况下打开来释放压力的放泄阀、为了对浴缸水及罐1内的热水进行加热而使之循环的泵、用于将浴缸水及供水进行过热的热交换器、将罐1内的热水排出的排水阀等。上述功能构件是需要维护的构件，需要设置在未埋设于发泡性绝热材料16的位置。
这样，由隔板5将罐单元30中分离为机械室13和绝热室16a，将功能构件汇集在机械室13内，从而在绝热室16a内除发泡性绝热材料16以外留下的仅是与热水储存罐1直接连结的配管以及安装于热水储存罐1的侧面的热敏电阻(包括装配在与热水储存罐1直接连结的配管的热敏电阻)，从而发泡性绝热材料16容易填充，能够得到具有高的绝热性能的罐单元。
此处，若与热水储存罐1直接连结的配管是焊接于热水储存罐1的构造，则不是利用以往的O形密封圈、密封胶带等部件的密封件构造，因而不需要维护所进行的解体、更换作业。当在热水储存罐1的周围填充硬质发泡聚氨酯等发泡性绝热材料16的情况下，以绝热箱体20的状态进行填充。
图4是绝热箱体图。绝热箱体20由热水储存罐1、外装材料2、外装材料3、隔板5、顶板辅助板7、顶板辅助板8、底板10构成。在发泡性绝热材料16的填充时，需要用于防止绝热箱体20因发泡压力而膨胀变形的压紧模，但像这样简化绝热箱体20的形状，能够简化压紧模的形状、构造，从而也有助于设备费用的削减。
并且，通过使构成绝热箱体20的板的一部分或全部成为罐单元的外装材料，能够实现成本减少。绝热箱体20的形状不限定于近似六边形、也可以构成为大致五边形以上的方形、大致圆形、大致椭圆形。
图5是绝热箱体20的横向剖视图。绝热箱体20优选是包围热水储存罐1的整个周围的形状。并且，优选由热水储存罐1的外壁和绝热箱体20的内壁构成的发泡性绝热材料16的厚度均匀地构成。并且，通过成为与热水储存罐1的形状相近的形状，由此在发泡性绝热材料16的填充时，变得容易在绝热室16a内流动，从而能够期待密度平衡的均匀化等。
热水储存罐1由内脚11固定于底板10。由于在发泡性绝热材料16的填充时，成为埋设于发泡材料中的形式，所以提高热水储存罐1相对于地震等的摆动的耐力，变得难以引起内脚11的压曲、焊接剥落等，从而能够预见耐震性的提高。并且，由于发泡性绝热材料16在发泡后与接触的外装板2、外装板3等成为紧贴状态而一体化，所以能够预见罐单元30的强度提高。发泡性绝热材料16从设于外装箱体的一部分的孔即注入口14注入，绝热室16a内的空气通过通气口15排出从而进行填充。通气口15的大小可以比注入口14的大小小。若发泡性绝热材料16包含水分，则具有绝热性能以及强度的降低进行发展的特性，因而需要使发泡性绝热材料不与水分接触。
若在外装材料2、外装材料3、顶板9等与外部气体直接接触的外装面设置注入口14、通气口15，则有水分进入发泡性绝热材料16的担忧，因而需要复杂的防水构造，但存在外形寸法变化等问题，从而不是上策。
图6是用于进一步提高绝热箱体20的绝热性能的真空绝热材料应用例。图6(a)是在热水储存罐1的外壁的一部分或整周安装有真空绝热材料25的应用例。由于在高温的热水储存罐1能够直接安装真空绝热材料25，所以能够更高地发挥真空绝热材料25的效果。并且，因发泡性绝热材料16的发泡压力，其紧贴、固定于热水储存罐1的外壁以及发泡性绝热材料16，从而难以产生空间，能够抑制绝热性能的降低。
图6(b)是在构成绝热箱体20的外装材料的一部分或全周安装有真空绝热材料25的应用例。外装材料2、3、5是平面的组合，即使是板状的真空绝热材料25，安装也比较容易。并且，因发泡性绝热材料16的发泡压力，其紧贴、固定于外装材料2、3、5的内壁以及发泡性绝热材料16，从而难以产生空间，能够抑制绝热性能的降低。
图7是从绝热箱体20的上表面(顶板辅助板8)进行的发泡性绝热材料16的注入例。图7(a)是发泡性绝热材料16的注入时的状态，图7(b)是发泡性绝热材料16的注入后的状态。在内侧粘贴有一边粘接于注入口14的防止绝热材料泄漏密封件17。在通气口15不需要图7所示的防止绝热材料泄漏密封件17。
在发泡性绝热材料16的注入时，绝热材料注入喷嘴19推开防止绝热材料泄漏密封件17而插入于绝热室16a，由绝热材料注入喷嘴19注入、填充发泡性绝热材料16。若注入规定量的发泡性绝热材料16，则拔出绝热材料注入喷嘴19，但同时防止绝热材料泄漏密封件17因发泡性绝热材料16的发泡压力而被推压于顶板辅助板8，从而封闭注入口14。若发泡性绝热材料16的发泡进行，则防止绝热材料泄漏密封件17被发泡性绝热材料16推压于绝热箱体20的内壁，防止发泡性绝热材料16的泄漏。若在顶板辅助板8设置注入口14、通气口15，则在组装时顶板9成为覆盖在上部的结构，从而能够减少水进入的可能性。
然而，发泡性绝热材料16有如下倾向：密度越靠远离注入口14的下部越高，绝热性能越高。由于在罐单元30中伴随着使用，在热水储存罐1的上部留有热水，所以期望绝热性能越靠近热水储存罐1的上部越高。
由于一般与注入口接近的一侧有绝热性能变低的倾向，所以在顶板辅助板8设置注入口14、通气口15的注入方法容易成为越靠近热水储存罐1的上部则绝热性能越低的倾向。为了使绝热性能越靠热水储存罐1的上部越高，而有如下方法：在发泡性绝热材料16的注入时使绝热箱体20上下反向，在底板10设置注入口14、通气口15。
在作为罐单元30的设置状态中(上下正向设置状态)，绝热箱体20的下表面(底板10)不与风雨环境直接接触，但成为绝热箱体20的侧背面的外装材料2、外装材料3直接经受风雨环境，因而水沿外装材料2、外装材料3传递而在绝热箱体20的下表面(底板10)流动，而有水从注入口14、通气口15而进入发泡性绝热材料16的担忧。
因此，当在绝热箱体20的下表面(底板10)设置注入口14、通气口15的情况下，需要是水不会向注入口14、通气口15流入的构造。
图8是在外装材料2、外装材料3能够极力减少水分进入注入口14、通气口15的可能性的构造的一个例子，图9是在绝热箱体20的下表面(底板10)能够极力减少水分进入注入口14、通气口15的可能性的构造的一个例子。通过使外装材料2、外装材料3比绝热箱体20的下表面(底板10)的底面(与设置面最近的部分)向设置面侧突出，从而减少落到外装材料2、外装材料3的水向绝热箱体20的下表面(底板10)蔓延的可能性。并且，注入口14和通气口15设置在绝热箱体20的下表面(底板10)的底面(与设置面最近的部分)的设有阶梯差的位置，再在注入口14以及通气口15粘贴防止水进入密封件18，由此消除各口的与外部气体的接触位置，因而能够减少发泡性绝热材料16与水分接触的可能性，而能够减少发泡性绝热材料16的绝热性能以及强度的降低的发展。
另外，作为简单的结构，有在隔板5设置注入口14和通气口15的方法。
图10是在构成绝热箱体20的一部分的隔板5设有注入口14、通气口15的情况的结构例。发泡性绝热材料16的注入、填充是通过以设有注入口14、通气口15的隔板5为上的方式横置绝热箱体20来进行。
此时，如图10(b)所示，对于绝热箱体20与热水储存罐1的配置而言、发泡绝热材料16的厚度可以为a≈b≈c＜d。通过使与注入口14相近的一侧(隔板5侧)的绝热材料厚度变厚，能够补偿密度降低引起的绝热性能的降低。
即使密度平衡被破坏，在能够充分确保绝热性能的情况下也不需要这样的结构。由于在罐单元30中设置的隔板5不直接经受风雨环境，所以注入口14可以是图7(b)那样的最简单的结构，能够廉价地构成。通气口15也相同。
此处，箱体的剖截面在图10(b)的例子中是大致八边形，但也可以是大致五边形以上的方形、大致圆形或者大致椭圆形。
对以设有注入口14、通气口15的隔板5为上的方式横置绝热箱体20并进行发泡性绝热材料16的注入、填充的情况的过程例子进行说明。在横置了绝热箱体20的状态下，用压紧模按压绝热箱体20的前面。压紧模必须适应以使在发泡性绝热材料16的注入、填充时使绝热箱体20具有不会因发泡压力而膨胀、变形的强度、结构。由注入口14注入发泡性绝热材料16。也可以从设有多个的注入口14注入，温度、压力、量等各种条件也可以根据注入口而不同。也可以根据绝热箱体20的内部结构而改变发泡性绝热材料16的注入条件。也能够赋予绝热性能的均匀化、或因位置而使绝热性能有差异。另外通过安装外装板4，从而在外装板4与注入口14之间形成没有发泡绝热材料16的空间。在发泡性绝热材料16的填充后，如图11所示，在绝热箱体20安装外脚12、未图示的控制装置、电气安装件、配管类、温度传感器、流量传感器、流动传感器、水位传感器、混合阀、三通阀、流量调整阀、电磁阀、减压阀、放泄阀、泵、热交换器、排水阀等功能构件、接头安装板6、顶板9、外装材料4等，构成罐单元30。根据本实施例，能够防止雨水直接落到注入口。
另外，在用压紧模按压绝热箱体20的前面之前，也可以将真空绝热材料安装于罐1。真空绝热材料也可以安装于箱体一侧。
也可以构成为：以箱体的长边方向成为水平的方式，并且使注入口14朝上地用压紧模按压箱体，在注入了发泡性绝热材料16后，以该箱体的长边方向成为垂直的方式设置箱体。
也可以构成为：以设于箱体的底板的注入口14朝上的方式使箱体的上下相反，而用压紧模按压箱体，在注入了发泡性绝热材料16后，以箱体的上下为正向的方式进行设置。
符号的说明
1—热水储存罐，2—外装板，3—外装板，5—隔板，7、8—顶板辅助板，9—顶板，10—底板，13—机械室，14—注入口，15—通气口，16—发泡性绝热材料，16a—绝热室，20—绝热箱体，30—罐单元。
Claims (20)
1.一种热水储存式供热水装置，其特征在于，具备：
罐，其放入热水；
箱体，其设于上述罐的周围，并在上述罐与上述箱体之间具有空间；
聚氨酯，其在上述空间内进行双液发泡；
注入口，其设于上述箱体的侧面，为上述聚氨酯注入用的开口；
防止绝热材料泄漏密封件，其设于上述箱体的内表面，封闭上述注入口；
外装材料，其与上述注入口面对；
热源装置，其使上述热水沸腾；以及
配管，其连接上述热源装置和上述罐，
在上述注入口与上述外装材料之间形成没有上述聚氨酯的空间。
2.一种罐单元，其特征在于，具备：
罐，其用于在内部储藏水；
箱体，其收纳上述罐；
发泡绝热材料，其设于上述箱体与上述罐之间；
孔，其设于上述箱体的侧面，并朝向上述发泡绝热材料不遮挡地开口，为上述发泡绝热材料注入用的开口；防止绝热材料泄漏密封件，其设于上述箱体的内表面，封闭上述注入口；
以及
防止机构，其防止雨水直接落到上述孔，
在上述孔与上述防止机构之间形成没有上述发泡绝热材料的空间。
3.一种罐单元，其特征在于，具备：
罐，其用于在内部储藏水；
箱体，其收纳上述罐；
发泡绝热材料，其设于上述箱体与上述罐之间；
孔，其设于上述箱体的侧面，并朝向上述发泡绝热材料不遮挡地开口，为上述发泡绝热材料注入用的开口；
防止绝热材料泄漏密封件，其设于上述箱体的内表面，封闭上述注入口；以及
外装材料，其与上述孔面对，
在上述孔与上述外装材料之间形成没有上述发泡绝热材料的空间。
4.根据权利要求3所述的罐单元，其特征在于，
在上述箱体与上述罐之间具备真空绝热材料。
5.根据权利要求3所述的罐单元，其特征在于，
上述罐与上述箱体的上述孔附近的距离比上述罐与上述箱体的其它部分的距离大。
6.根据权利要求3所述的罐单元，其特征在于，
与上述箱体的长边方向垂直的截面形成为大致五边形以上的多边形、大致方形、大致圆形或者大致椭圆形。
7.根据权利要求3所述的罐单元，其特征在于，
具备检测上述罐的温度的热敏电阻，其由上述发泡绝热材料覆盖。
8.根据权利要求3所述的罐单元，其特征在于，
在上述孔的开口部分具备筒材。
9.根据权利要求3所述的罐单元，其特征在于，
上述孔设置在上述箱体的底板的凹部。
10.根据权利要求3所述的罐单元，其特征在于，
在上述空间至少设置控制装置、电气安装件、配管、温度传感器、流量传感器、流动传感器、混合阀、三通阀、流量调整阀、电磁阀、减压阀、放泄阀、泵、热交换器中的任一个。
11.根据权利要求4所述的罐单元，其特征在于，
在上述罐与上述真空绝热材料之间配置有上述发泡绝热材料。
12.根据权利要求4所述的罐单元，其特征在于，
在上述罐与上述发泡绝热材料之间配置有上述真空绝热材料。
13.根据权利要求9所述的罐单元，其特征在于，
由上述外装材料和上述凹部形成上述空间。
14.一种供热水系统，其特征在于，具备：
权利要求3所述的罐单元；以及
通过冷冻循环而对制冷剂进行加热的热泵单元，
而且，上述热泵单元具有进行上述水与上述制冷剂的热交换的热交换机构。
15.一种罐单元的制造方法，其特征在于，具备如下步骤：
用压紧模对收纳有用于在内部储藏水的罐的箱体进行按压的第一步骤；
从设于上述箱体的侧面的孔向上述箱体与上述罐之间注入发泡绝热材料的第二步骤；以及
通过安装外装材料，从而在上述外装材料与上述孔之间形成没有上述发泡绝热材料的空间的第三步骤。
16.根据权利要求15所述的罐单元的制造方法，其特征在于，
在上述第一步骤之前，将真空绝热材料安装于上述罐。
17.根据权利要求15所述的罐单元的制造方法，其特征在于，
在上述第一步骤前，将真空绝热材料安装于上述箱体。
18.根据权利要求15所述的罐单元的制造方法，其特征在于，
在上述第二步骤之后，具备至少将控制装置、电气安装件、配管、温度传感器、流量传感器、流动传感器、混合阀、三通阀、流量调整阀、电磁阀、减压阀、放泄阀、泵、热交换器中的任一个设置于上述空间的步骤。
19.根据权利要求15所述的罐单元的制造方法，其特征在于，
在上述第一步骤中，以上述箱体的长边方向成为水平的方式，并且使上述孔朝上地用压紧模对上述箱体进行按压，
在上述第二步骤之后，以上述箱体的长边方向成为垂直的方式设置上述箱体。
20.根据权利要求15所述的罐单元的制造方法，其特征在于，
在上述第一步骤中，以设于上述箱体的底板的孔朝上的方式使上述箱体的上下反向，并用压紧模对上述箱体进行按压，
在上述第二步骤之后，将上述箱体的上下设置为正向。
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